摘要：在红外微纳结构吸收材料的研究中,对其等效光学常数的估计有助于理解材料的吸收、反射及辐射特性。常用的方法是依据等效介质理论将微纳结构等效为匀质材料,采用Smith于2002年提出的S参数法进行估计,而该方法没有直接反映微纳结构材料特性及几何结构与等效光学常数之间的关系。采用Drude-Lorentz模型描述红外微纳结构材料吸收性能的色散关系,根据有效电子数浓度理论和等效电路理论,以矩形结构吸收材料为代表,建立了红外微纳结构吸收材料的几何结构参数与Drude-Lorentz模型参数之间的函数关系。该模型建立了微纳材料的结构、材料参数与其光学常数之间的量化关系,为红外微纳结构吸收材料的设计提供了理论依据。

摘要：微纳结构类石墨氮化碳(g-C_(3)N_(4))被广泛应用于光解水制氢/氧、光催化降解有机污染物、光催化有机合成、传感器和生物医学等领域,已成为非金属聚合物半导体光催化剂的研究热点之一。本文围绕微波法、熔盐法、模板法、剥离法和超分子自组装法在微纳结构g-C_(3)N_(4)合成中的研究进展,重点综述了超分子自组装技术在微纳结构g-C_(3)N_(4)的调控和制备效率上的优势;阐述了超分子自组装中原料体系、工艺过程等对g-C_(3)N_(4)形貌和结构的影响。最后,总结超分子自组装技术难以精细调控和定向设计g-C_(3)N_(4)微纳结构的问题,并展望了该技术未来的发展方向,比如不同方法之间的交叉研究、结合分子动力学模拟、丰富原料体系和建立工艺参数数据库。

摘要：吸波材料通过吸收电磁波能量,减少或消除电磁波的反射,从而有效降低电磁波的干扰。材料的电磁参数决定其电磁波吸收性能,调整填充比例、改变宏观形态以及复合方式等传统的调控策略存在一定局限性,无法根本改变电磁参数,阻碍了吸波材料的进一步发展。微纳结构设计策略可以改变材料的电导率、电荷密度以及磁性等理化性质,进而根本性改变材料的电磁参数,在调控电磁波吸收能力上展现出巨大优势。由于精确设计微纳结构材料难度较大且批量生产较为困难,其发展受到限制。此外,确定微纳结构与电磁波响应和损失机制之间的结构-性质理论关系仍然是一个重大的挑战。基于此,本文分析了微纳结构与电磁性能的构效关系,阐明了微纳结构设计策略在调控电磁波吸收能力方面的绝对优势,并且梳理了元素掺杂设计、表面效应调控以及成核生长控制等微纳结构改变对电磁响应机制和损耗机制的影响,为研究者们提供了基于微纳结构调控电磁性能的策略和理论指导。最后,以量子点、纳米晶以及纳米线等典型微纳米材料作为范例,综述了其调控电磁参数的策略、优势以及在电磁波吸波领域的研究现状与应用前景,为微纳米材料在电磁波吸波领域的发展提供了理论基础和策略支撑。

摘要：太阳能电池受阳光照射发电同时产生热量引起温度升高,但温度的升高对其效率和可靠性都有不利影响。本文引入一种辐射散热的方法,通过辐射将热量散发到外层空间来降低太阳电池的工作温度。本文提出一种微纳结构应用于晶硅太阳电池的设计,在8~13μm大气窗口范围内提高太阳电池的发射率,进而提高太阳电池的辐射散热能力,使太阳电池的温度降低。该结构由如下几个部分组成:Si3N4层,SiO2层,Si层。理论分析表明,与顶部采用Si3N4薄膜层太阳电池以及无薄膜层的晶硅电池相比,采用Si3N4和SiO2层交替薄膜结构的发射率有大幅提高;针对Si3N4和SiO2层交替薄膜结构,分析了结构中各层厚度对晶硅电池发射率的影响。

摘要：随着人工智能技术的快速发展,深度学习在微纳结构光谱调控领域展现出了巨大的应用潜力。深度学习可以在无明确物理解析模型的情况下,通过构建复杂的神经网络,从实验或仿真数据中学习微纳结构的光谱响应特性,从而实现高效的设计优化,这为微纳结构的设计提供了一种新的思路和方法。该文综述了近年来深度学习在微纳结构设计中的研究进展,重点讨论了其在结构色、热辐射控制以及窄带光谱传感等光谱调控领域的应用,并展望了该领域未来的发展机遇与挑战。

摘要：鉴于Morpho蝴蝶翅膀呈耀眼蓝色光泽与蝶翅表面的微纳结构有密切联系,提出了一种服务于仿生微纳制造的优化设计方法.根据生物结构的形状与尺寸,结合微纳制造中的工艺约束,建立了便于制造的仿生模型.使用严格耦合波分析对仿生模型进行光学仿真计算.在此基础上,以提高仿生结构的蓝光波段(特征波长为470nm)反射率为目标,利用遗传算法对仿生模型进行了优化设计.所得到的最优结构反射率波峰均位于470nm附近,且反射率明显高于仿生结构.为了分析最优结构的蓝光波段高反射率机理,研究了不同层数最优结构的几何特征,计算了部分结构的磁场强度分布,确定了结构中影响反射率的主要参数.

摘要：本研究采用水热反应法,在不同浓度环己烷六羧酸(H6E)模板调控作用下,合成了具有不同表面微纳结构的羟基磷灰石(HAP)微粒,并采用XRD、BET、FTIR和SEM对其进行表征。对HAP微粒进行了牛血清白蛋白(BSA)、纤维蛋白原(FN)和溶菌酶(LYS)的吸附及释放实验。结果表明:H6E能够在HAP微粒表面构建微纳结构,不同微纳结构对不同蛋白质具有选择性吸附作用;在H6E浓度为50 mmol/L的合成条件下制备的中空结构HAP微粒(HAP50)其载蛋白后体外释放具有明显的蛋白缓释性能。

摘要：为了实现对双层微纳结构增强电磁屏蔽的机理分析,建立了分析模型并进行了理论公式推导。以方格结构为例,分析了双层微纳结构增强电磁屏蔽效能的机理,推导出双层微纳结构电磁屏蔽的理论计算公式,理论计算与电磁仿真软件CST Microwave Studio全波仿真结果吻合较好。在全波仿真中微纳结构比计算对应波长小2~3个数量级,这验证了机理分析和全波仿真软件计算的正确性。所提供的电磁屏蔽增强机理分析及计算公式可扩展到多层微纳结构,具有通用性。为进一步验证机理分析和全波软件仿真结果的正确性,制备了双层方格微纳结构样件,样件的实测结果与理论和全波仿真结果基本一致,在2~18 GHz内屏蔽效能大于45 dB,平均透光率超过了71%,具有良好的透明屏蔽性能。这一机理分析为高透光和高效电磁屏蔽微纳结构设计提供了理论指导。

摘要：通过低成本的酸刻蚀、表面钝化处理在5A02铝合金基体表面构筑出二元微米级多孔梯田及絮状纳米粒子层结构,研究了该结构经氟硅烷化低表面能处理后的润湿及抗海水腐蚀特性。结果表明,制备表面获得了优异的超疏水特性,其水滴接触角为156.1°,接触角滞后为1.5°。通过电化学测试进一步表明钝化絮状纳米粒子层及超疏水膜层结构有效抑制了基体电化学腐蚀所必需的阴极和阳极反应,同时阻断了腐蚀介质与基体的接触,最终达到铝合金板表面腐蚀防护的目的,对拓宽铝合金材料的工程应用具有深远的意义。

摘要：以微纳马达与超材料为典型代表,介绍功能微纳结构的研究现状,对微纳结构设计与制造技术在石油领域的应用前景进行展望。功能微纳结构是为实现特定目标所制备的具有特殊功能的微纳结构与器件,新型功能微纳结构可分为以微纳马达为代表的运动型微纳结构,以及以超材料为代表的固定型微纳结构,3D打印技术是微纳结构的新兴制造方法。结合油气田勘探开发需求及智能微纳结构研究现状,认为潜在的应用方向有3个:(1)以超材料、智能涂层为代表的智能微纳结构可应用于采油工程技术与装备领域,提高石油装备的稳定性与可靠性;(2)以微纳马达、智能微球材料为代表的智能微纳机器人可应用于提高采收率新材料开发领域,有效提高稠油、页岩油等资源的开发效率;(3)以3D打印技术为代表的智能结构制造技术可应用于储集层流体微流动研究领域,对指导矿井驱油剂选择及提高开采效率具有巨大作用。