摘要：金属镜面反射镜是反射式天文望远镜中成像系统的核心部件,反射镜定期清洗是天文望远镜维护中的一项重要工作。目前采用的干冰人工清洗方法工序繁杂,成本较高,还需要定期使用清洁剂和清洁布擦拭的方法去除难以清洗的污染物,容易损伤镜面。针对以上缺点,本文利用放大级飞秒脉冲激光器,对天文望远镜中反射表面上黏附的微米级灰尘颗粒进行了清洁研究。首先研究了飞秒激光与反射铝镜的作用规律,通过调节激光能量密度,对清洗后的铝镜表面形貌进行观测,得出实验用铝镜的飞秒激光损伤阈值为60 m J/cm^2。通过改变激光能量等扫描参数,对清洁前后的铝镜镜面附着物进行分析,得到最优的清洁参数。结果表明,当激光能量密度为30-55m J/cm^2时,飞秒激光对微米级灰尘颗粒有良好的清洁效果。在可见光范围内,清洁后的反射镜镜面反射率获得了明显的提升。最后,通过对灰尘颗粒及铝镜基底的能谱分析,对飞秒激光的清洁机理进行了讨论,在灰尘颗粒的激光清洁中热膨胀因素占据主导作用。飞秒激光清洁在天文望远镜的清洁领域有着良好的应用前景。

摘要：干黏附材料利用分子间作用力产生黏附性能,凭借其可重复使用等特点,在机器人技术及精密制造中有着重要的应用。为使干黏附材料受拉时接触界面应力更加均匀,提高其黏附力,对微米级羰基铁粉颗粒/聚二甲基硅氧烷磁流变弹性体干黏附材料进行结构设计,通过改变羰基铁粉的质量分数和外加磁场,制备了弹性模量沿半径方向变化的多级复合样品和梯度模量样品,黏附强度分别达到8.0 N/cm^(2)和11.4 N/cm^(2),相较于羰基铁粉质量分数(60%)相同的均质样品,多级复合样品和梯度分布样品的黏附强度分别提升了35%和77%。结合有限元仿真结果可知,弹性模量径向分布设计能有效降低边缘应力集中,由于梯度模量样品界面正应力分布更均匀,因此其黏附增强效果比多级复合样品更显著。

摘要：铅冷钠冷快堆核电设备中的蒸汽发生器在液态金属和水之间进行热交换,其换热部分由排列的换热管组成.贴合式双壁管因其高换热效率及抵抗裂纹穿透扩展特性而在快堆中有良好运用前景.双壁管内外管间在制备加工后存在的残余压应力是内外管紧贴的衡量指标.服役环境下升降温过程可能导致内外管间压力变化甚至消失而引起两管脱开.为获取温度变化对贴合式双壁金属管的影响,采用拉伸法制备双壁贴合管,通过X射线衍射法测得了双壁管内外管间的残余应力,采用有限元法模拟拉伸制备过程和内压法制备过程中内外管间的残余应力;再对升降温过程进行数值模拟,分析换热管加工后管壁间应力状态在服役过程中的变化.实验和数值模拟结果均显示,温度变化引起的塑性变形是内外管间应力变化的主要原因,另外管间应力的变化受加工过程产生的塑性变形的影响,如拉伸法制备的双壁管,外管未发生塑性变形,因而与内压法加工的双壁管管间应力变化有所不同.结果表明通过控制双壁管的制备加工过程可控制管壁塑性变形的程度从而应对温度变化过程带来的影响,为双壁管在核电设备换热器中的实际应用提供参考.

摘要：随着电子和能源科技的发展,基于纳米结构调控的新型热电材料以及热逻辑器件研究正受到越来越多的关注。本工作围绕几种具有应用潜力的热电材料,利用项目团队自主开发的微纳尺度热输运测试系统,从理论和实验上研究了原子及纳米尺度结构对热输运特性的调控机制,包括:全组分Si_(1–x)Ge_(x)合金薄膜的原子合金化,Bi_(2)Ca_(2)Co_(2)O_(y)层状结构单晶的错配界面,超离子导体A_(0.5)RhO_(2)(A=K,Rb,Cs)单晶的离子局域共振,准一维结构ZrTe_(5)/HfTe_(5)单晶中的疏松微结构,以及SnSe单晶中的SnSe_(2)原子级插层,总结了不同尺度结构和原子间作用力对热传导性质的影响规律,为探索低热导率、高热电转换性能的新型热电材料提供有效的调控方案。最后,介绍了利用相变转换机制实现热导率高效动态调控的实验结果,及其在热逻辑器件方面的潜在应用。

摘要：光学器件正在向着小型化、集成化以及柔性可变形等方向发展,基于集成微纳光学器件的光学系统以其较低的功耗、快速的响应时间以及高信息容量等优势脱颖而出。然而目前的高精度微纳加工手段如聚焦离子束(focused ion beam,FIB)刻蚀、半导体光刻等工艺复杂,且缺乏灵活性。飞秒激光作为一种非接触、高精度、高脉冲强度的“冷”加工工具在微纳加工方面受到格外青睐。本文首先阐述了飞秒激光加工微纳光学器件的背景及相关机理,然后讨论了提高飞秒激光加工分辨率的各种方法,接着综述了基于飞秒激光的多种先进加工手段,其后总结了近年来飞秒激光加工微透镜、光栅、光波导以及光子晶体方面的代表性研究进展。最后,本文概括了飞秒激光加工微纳光学器件研究领域所面临的挑战以及未来发展方向。

摘要：以牵引车为动力在构造的21种不同种尺寸的土壤矩形坑路面上进行振动测试,建立了土壤软路面有效不平度表达式,并求出空间位移功率谱密度(PSD)。结果显示:(1)21种路面的有效不平度空间功率谱密度曲线均有呈比例增加的5个峰值点,与土壤矩形坑后端激励的5次倍频相关系数(R^(2))范围为0.9798~0.9956;在20种路面中的频率指数值均小于-2,表明土壤矩形坑后端为主要激励点并验证了有效不平度求解的有效性,以及田间长波路面是主要的激励频带。(2)随着矩形坑尺寸的变化,21种路面等级在A~F之间,符合ISO8608标准的分级方法和驾驶员的主观感受。提出了田间长波路面不平度表达和分级的新方法,为建立土壤软路面谱提供了参考依据。

摘要：热界面材料用于增强电子器件与散热器之间的热接触,其高热导率和良好的机械柔顺性能够在提高电子器件散热效率的同时,尽可能降低因热膨胀而产生的热应力。垂直排列的铜纳米线(CuNWs)阵列是一种兼顾高热导率和柔顺性的高性能热界面材料。本文基于相位敏感瞬态热反射方法探究了CuNWs阵列在热环境中的界面热传输性能。实验结果表明:CuNWs阵列与衬底之间的接触热导在热环境中保持稳定。数值模拟结果显示,CuNWs阵列的引入产生了低应力效应,能够抑制界面缺陷的产生和扩展;铜纳米线阵列可以有效调节热应力,从而增强了热界面的可靠性。

摘要：聚醚醚酮(PEEK)材料因其优异的力学性能和食品接触安全特性而被广泛应用于食品加工领域,但是PEEK材料本身的亲水特性导致其极易残留液体,从而滋生细菌,引发食品安全问题。本研究探讨了飞秒激光加工技术在PEEK材料疏水处理上的应用。通过飞秒激光诱导微纳结构实现非化学处理的疏水PEEK材料表面,使其对牛奶和果汁等液体具备自清洁能力。这种非化学处理的自清洁表面加工方法,在确保食品安全方面具有重要意义。

摘要：典型的光学检漏方法需要对整幅干涉图甚至多幅干涉图进行图像处理,过程相对复杂。本文结合MEMS器件封装结构的对称特性以及变形分布特征,提出了一种简单、快捷的十字中心定位算法。通过确定干涉图案中心点坐标,获取中心线光强分布,进而拟合得到样品中心线形貌。进一步利用封装结构中心点随真空度变化的相对位移,计算得到漏气率。本文以圆形封装结构为例,证明了该方法的可行性。