界面效应

摘要： 首先,从理论分析、实验研究和数值模型三个方面概述了当前多孔介质细观流动的研究现状,重点围绕纳微孔隙中流体流动界面作用与细观力学特性关系及表征、细观-宏观网络仿真模拟、细观尺度流体(油/水、气/水)流动细观动力学机制及数学模型等关键问题展开论述.在此基础上介绍了当前细观流动界面作用与细观力学特性研究情况,明确了细观尺度流体非线性流动机理,构建了反映微观力作用下细观尺度流动的数学模型,形成了网络仿真模拟方法.将为非常规油气开发过程中揭示影响流动细观成因,进一步阐明不同条件下的动用机理,确定高效开发方法提供指导,同时促进渗流力学学科的发展,具有重要的理论和现实意义.

摘要： 本文对强动载荷下多孔泡沫牺牲层的动态压溃行为及缓冲吸能机理进行了研究.基于刚性-理想塑性-锁定(R-PP-L)及刚性-塑性硬化(R-PH)两类多孔泡沫材料本构,建立了强动载荷下多孔泡沫牺牲层动态响应的理论分析模型,分析了一维冲击波在多孔泡沫牺牲层中的传播规律;利用Voronoi方法建立了多孔泡沫牺牲层的二维细观有限元模型,获得了冲击载荷下多孔泡沫牺牲层的变形模式和动态响应曲线,讨论了多孔泡沫材料的层间界面效应对多孔泡沫牺牲层缓冲吸能的影响.研究结果表明,考虑多孔泡沫材料塑性硬化影响的理论分析模型能够预测入射波在远端的反射及对多孔泡沫牺牲层的二次压缩过程和端部应力增强现象;相比较存在界面的多孔泡沫牺牲层,连续设计的多孔泡沫牺牲层可增强其缓冲吸能能力,但在界面处增加设计刚性面板则能够降低界面胞元不完整对缓冲吸能的影响;相同冲量载荷下,端部应力峰值随冲击能量增大而增大,而端部冲击波的反射可能是端部应力增强的主要诱因.

摘要： 探索LaAlO3/SrTiO3(LAO/STO)界面产生的新奇物理特性对理解关联电子系统中多自由度耦合和设计功能材料器件具有重要的价值.本文通过脉冲激光沉积方法在SrTiO3基底上制备了LAO/STO薄膜,研究了正面照射LAO/STO膜面和侧面照射LAO/STO界面时的光伏效应,探讨了LAO/STO界面对光伏效应的影响.研究结果表明,在同样光照能量下侧面照射LAO/STO界面产生的光电压远高于正面照射LAO/STO膜面产生的光电压,说明LAO/STO界面对光伏效应有明显的增强作用.通过偏压调控可以进一步增强照射LAO/STO界面产生的光电压,当偏压为60 V时,LAO/STO样品的位置探测灵敏度达到了36.8 mV/mm.这些研究结果为设计场调控位置敏感探测器等新型光电子器件提供了新的思路.

摘要： 纳米粒子在不互溶两相间的相转移在催化剂的循环利用、药物输送等领域发挥着重要的作用.环境响应性纳米粒子因兼具纳米粒子的优点和刺激响应的特性而受到了广泛的关注.环境响应型纳米粒子相转移的出现使相转移过程更为高效、可逆且智能化,已展现出了广阔的应用前景.本文综述了近年来环境响应型纳米粒子在不互溶两相间转移的研究进展,主要内容包括pH、CO2、温度、光照、离子强度、配体交换和离子交换等刺激诱导的纳米粒子的相转移及其在催化、反应分离耦合等方面的应用,并分析了在环境刺激过程中纳米粒子的界面效应、自组装行为以及溶剂化效应等对相转移过程起到的关键性作用;同时,对目前该领域所面临的主要问题和进一步的研究工作提出了建议.

摘要： 当多孔材料的孔洞为纳米尺度时,基体/孔洞的界面效应会对这种材料的弹塑性力学性能产生较大影响.本文通过理论分析将描述界面效应的传统数学界面模型等效为具有一定厚度的界面相模型,并基于ABAQUS的UMAT子程序开发了界面相材料模型.以此为基础,采用有限元数值模拟的方法,研究了孔隙率、孔径尺寸及界面残余应力对纳米多孔金属材料宏观弹塑性拉伸-压缩性能的影响.结果表明,孔径尺寸和界面残余应力一定时,孔隙率增大引起有效弹性模量和屈服强度减小;若孔隙率与界面残余应力保持不变,孔径尺寸增大会引起有效屈服强度和流动应力增大;界面残余应力会导致纳米多孔金属拉伸-压缩曲线存在明显的不对称现象;由于界面相的负刚度效应,当纳米多孔金属变形到一定程度时呈现出软化现象,即宏观应力随变形增加而减小.

摘要： 分别以羰基铁粉和氧化铝粉作为功能填料、丁腈橡胶作为基材制备了系列复合吸波贴片,对样品的微观形貌、电磁参数以及热导率进行了测试表征,分析了羰基铁粉和氧化铝粉用量比例调整对复合贴片吸波与导热性能的影响.结果表明,随着羰基铁粉含量减小、氧化铝粉含量相应增大,复合贴片的复介电常数和复磁导率实部、虚部总体上均呈减小的趋势;反射损耗峰的位置移向高频,衰减系数均随频率的升高逐渐增大,同一频率下羰基铁粉含量越高的样品衰减系数越大;复合贴片的热导率呈先上升后下降的趋势;考察的样品均表现出宽带强吸收特性,样品热导率的相对较高值为～1.66 W/(m?K).通过两种填料的粒径和体积分数匹配设计进行界面特性优化,可有效调控复合贴片的电磁参数、减小界面热阻,实现对复合贴片吸波与导热性能的兼顾提升.

摘要： 探索LaAlO_3/SrTiO_3(LAO/STO)界面产生的新奇物理特性对理解关联电子系统中多自由度耦合和设计功能材料器件具有重要的价值.本文通过脉冲激光沉积方法在SrTiO_3基底上制备了LAO/STO薄膜,研究了正面照射LAO/STO膜面和侧面照射LAO/STO界面时的光伏效应,探讨了LAO/STO界面对光伏效应的影响.研究结果表明,在同样光照能量下侧面照射LAO/STO界面产生的光电压远高于正面照射LAO/STO膜面产生的光电压,说明LAO/STO界面对光伏效应有明显的增强作用.通过偏压调控可以进一步增强照射LAO/STO界面产生的光电压,当偏压为60 V时, LAO/STO样品的位置探测灵敏度达到了36.8 mV/mm.这些研究结果为设计场调控位置敏感探测器等新型光电子器件提供了新的思路.

摘要： 基于郑万高铁湖北段高家坪隧道试验段,开展了三阶法、两台阶法和全断面(带仰拱)开挖工法的全方位现场监控量测试验研究,并采用接触问题的罚函数法对初期支护和围岩间界面效应进行了围岩支护结构数值分析.结果表明,台阶法开挖虽然有利于围岩稳定性的控制,但全断面带仰拱法开挖对围岩累积变形控制更好;不同工法条件下围岩开挖屈服破坏范围相近,其中全断面法开挖拱顶处受力较小而边墙下部至拱脚受力弯矩和轴力较大,但均能满足施工安全及结构受力要求;大型机械化配套施工的全断面开挖对围岩扰动次数少,施工进度更快,特别是对于IV、V级围岩可有效控制施工质量并提高施工效率.

摘要： 随着化石燃料的日益枯竭,能源危机已经成为一个严重的全球性问题.开发氢气等环境友好型的可再生能源来替代化石燃料己迫在眉睫.光催化水解制氢被认为是解决这一问题最有效的技术之一,贵金属(如Pt)可以作为助催化剂提高光催化体系的制氢性能,但高昂的成本限制了该技术的进一步应用.因此,开发新型、高性能、低成本的非贵金属助催化剂以替代贵金属助催化剂,对于将光催化产氢技术付诸实践具有重要意义.在此,我们以共轭聚合物(SCN)n为前驱体成功地合成了Ni2P/类石墨碳氮化物光催化剂(Ni2P/CN),在可见光照射下具有优异的光催化产氢性能.使用各种表征技术、光学和光电化学测试研究了这些材料的结构组成、形貌特征以及光学性质.X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)结果表明了合成的Ni2P/CN纳米复合材料具有良好的晶体结构.扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)结果显示,Ni2P/CN样品具有典型的二维层状结构,Ni2P纳米颗粒均匀地负载在CN表面.紫外-可见漫反射光谱(DRS)结果表明,负载Ni2P纳米颗粒有效地增强了CN对可见光的吸收能力.光致发光光谱(PL)和光电流测试结果表明,Ni2P的负载有利于促进光生载流子的迁移和分离效率.光催化产氢实验是在可见光照射下进行的,以三乙醇胺为牺牲剂.结果 表明,Ni2P/CN复合光催化剂具有良好的光催化还原性能.性能最优的Ni2P/CN复合材料产氢效率达到了623.77 μmol·h-1·g-1,优于以贵金属Pt作助催化剂的CN样品的产氢效率(524.63 μmol·h-1 ·g-1).此外,通过一系列表征、光学以及光电化学测试的分析表明,Ni2P纳米粒子均匀地附着在CN的表面上,并且它们之间存在很强的界面效应,从而形成了抑制光生载流子重组并促进电子迁移的电子传输通道,促进电子从CN迁移至Ni2P.此外,根据实验和表征,提出了一种可能的光催化机理.这项工作对于非贵金属取代贵金属作为光催化产氢助剂的发展具有重要意义.

摘要： 以骨架结构极稳定的ZIF-90作为掺杂材料,通过后合成修饰(PSM)技术使用不同链长结构的胺烷对ZIF-90进行表面修饰,并探究不同链长结构的改性剂及其用量对ZIF-90与其Pebax基混合基质膜气体分离性能的影响.实验发现,胺烷的改性不仅不会改变ZIF-90的晶体结构,还能够在ZIF-90表面形成"绒毛"状结构,形成有机-有机高相容的界面.除此之外,该"绒毛"结构虽然会降低填料本身的比表面积及孔体积,但是在合适的长度与数量下会与聚合物产生某种特殊的有益于气体分离的相互作用,可以明显提高混合基质膜的分离性能.使用正丙胺改性的PZ90/Pebax系列混合基质膜相较于纯ZIF-90/Pebax,CO2/N2选择性与CO2渗透性都有不同程度的提高,改性程度为20％时分离性能最佳,CO2/N2选择性为70,CO2渗透率达到140 Barrer,与纯Pebax相比分别提高了 45.8％和79.4％,接近2008年Robeson 上限.

摘要： 界面效应对复合材料的有效弹性性能具有显著的影响.本文基于广义自洽模型,研究了考虑界面效应的等效夹杂方法,即先求出夹杂及其界面整体(等效夹杂)的性质,再将经典广义自洽模型得到的有效性质表达式中夹杂的性质替换为等效夹杂的性质,从而得到考虑界面效应的复合材料的有效性质.首先,利用包含界面的广义自洽模型,结合黄筑平等[1,2]提出的界面能理论引入界面效应,直接得到考虑界面影响的有效弹性性质(直接法).接着,通过将单个夹杂嵌于无穷大基体中,施加不同的边界条件得到等效夹杂的性质,再利用等效夹杂法得到考虑界面效应的复合材料的有效性质.最后,通过对比等效夹杂法与直接法得到的结果,分析直接法和等效夹杂法的求解过程,讨论了等效夹杂法能否正确考虑界面效应影响的问题.对颗粒增强复合材料和纤维增量复合材料的研究发现,除了颗粒增强复合材料的有效剪切模量及纤维增强复合材料的有效横观剪切模量,等效夹杂方法能够求解其余的考虑界面影响的有效弹性性质.

摘要： 研究了求解考虑界面效应的复合材料有效性质的等效夹杂方法.考虑界面效应的复合材料的有效性质,可以利用包含界面的细观力学模型施加适当的边界条件进行求解(直接法),但这种方法比较繁复,研究提出了一种更加简便的等效夹杂方法.该方法将夹杂和界面视为一个整体,即等效夹杂,通过将单个夹杂嵌于无穷大基体中,施加不同的边界条件,计算夹杂及界面整体的体积平均应力和应变,得到了等效夹杂的弹性性质;再利用经典细观力学方法已有的复合材料有效性质的表达式,将其中夹杂的性质替换为等效夹杂的性质,从而得到考虑界面效应的复合材料的有效性质.对颗粒增强复合材料和纤维增量复合材料的研究发现,所提出的等效夹杂方法可以得到包含界面的Mori-Tanaka方法预测的颗粒增强复合材料的有效剪切模量及纤维增强复合材料的有效横观剪切模量,并且可以得到包含界面的广义自洽方法预测的其余所有的考虑界面影响的有效弹性性质.

摘要： 纳米多孔介质内的流体流动现象普遍存在于自然界中,如页岩油气藏/致密油气藏内的油气运移、海水淡化膜中的海水流动、水通道蛋白内的水分子传输等.随着微纳米机电系统和纳米技术的不断发展,深刻理解纳米多孔介质内流体的流动机理变得尤为迫切.本文通过引入界面层模型，利用格子玻尔兹曼方法计算四个纳米多孔介质样本的渗透率等参数，定量表征出纳米多孔介质中流体流动的界面效应。

摘要： 本文通过引入界面层模型，利用格子玻尔兹曼方法计算四个纳米多孔介质样本的渗透率等参数，定量表征出界面层对纳米多孔介质的影响。研究发现，由于流体与固体之间强烈的相互作用而形成的界面层，对纳米多孔介质内水的流动有很大影响。由于界面层厚度与纳米多孔介质的孔隙尺寸相当，界面效应显著增强，因而要研究纳米多孔介质内的流体流动，必须考虑其界面效应。另外，要增强流体在纳米多孔介质内的流动，需通过表面活性剂等方法改善界面处以吸附态形式存在的流体分子，从而改变介质内流通情况。

摘要： 本文选取了两端具有不同功能基团的聚苯乙烯(H-PS-H、HOOC-PS-COOH和HO-PS-OH，Mn=54000g/mol)为研究对象，通过甘油液滴在端基化PS超薄膜表面的动态润湿行为，研究了聚合物薄膜／基底间的界面效应对超薄膜玻璃化转变行为的影响。结果表明，HO-PS-OH薄膜在Si02基底上的残余厚度最大，H-PS-H薄膜的残余厚度最小。由此证明，HO-PS-OH薄膜与Si02基底上的-OH形成的氢键作用最强，分子链运动能力最弱，使得HO-PS-OH薄膜的玻璃化转变温度降低幅度最小。

摘要： Hou等给出的用调和函数表示的各向同性热弹性材料的稳态通解,Hou等利用该通解分别构造了在点热源作用下的各向同性热弹性两相材料两个半无限体对应的含有待定常数的调和函数.将该调和函数分别代入通解,可以得到各自对应的热弹性场的全场解析解,即格林函数.而待定常数则由对应的平衡条件和连续条件确定.然后,利用无量纲化的各物理分量的数值结果,对两相材料的界面效应进行了分析,得到了一些有工程价值的结论.两相材料的格林函数则为从全场的角度，对界面效应进行分析打开了一孔。这对深入研究复杂的界面效应有支撑作用。

摘要： 自然界与工业应用中存在丰富的界面效应与界面现象,尤其是固-液-气三相接触线处的界面流动存在多尺度、多介质、运动界面、流动奇异性等流动特征,蕴含着复杂的流动结构和流动机理.结合Navier-Stokes方程和移动接触线模型进行多相流动数值求解,是目前研究移动接触线流动问题的一个重要手段.报告将介绍多相界面模拟方法、移动接触线模型以及具有动态浸润的流固耦合等研究领域的一些近期进展.此外,利用多相界面流动数值模拟,还发现了一些复杂、有趣的流体界面动力学现象,将就其流动机理进行探讨.

摘要： 摩擦润滑过程是典型的能量耗散过程,蕴含了多种影响因素的非线性耦合作用.本研究采用非平衡热力学模型与方法进行分析,利用熵增分析的方法对润滑过程进行分析,采用差热分析仪(DSC)以及流变仪、摩擦测试仪等,对润滑薄膜的界面效应、相变效应、润滑规律进行了试验研究.研究建立了统一的热力学模型,揭示了润滑过程中流变、界面、工况、表面、外物理场等多因素耦合机理,理论结合模型的结果较好地解释和预测了试验规律,有重要理论意义和实用价值.

摘要： 基于表面/界面模型,研究了由圆形压电纳米夹杂和无限大压磁基体构成的压电-压磁复合材料对SH波的散射与磁电弹场集中问题.应用波函数展开法,推导了满足界面条件的散射波、反射渡和透射波的解析解.数值计算了界面效应和施加的磁场对动应力、动电场和动磁场集中系数的影响.

摘要： 由于界面效应的影响,纳米复合材料的性能产生了变化.了解纳米夹杂周围的应力场,对于研究纳米材料的性能具有重要的意义.本文采用边界元方法,对无限域反平面纳米夹杂问题进行研究.在推导边界积分方程的时候,利用Gurtin-Murdoch界面本构关系来模拟界面间的连续条件.采用二次单元离散方程,得到方程组进行求解.

摘要： 本发明公开了一种考虑界面流固耦合效应的沉桩界面参数可视化剪切盒，包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒与下剪切盒连接的表面设置有滑动槽，下剪切盒与上剪切盒连接的表面设置有凹槽；还包括混凝土管桩试件和外部加载装置，混凝土管桩试件包括试件a，试件a下端连接试件b，试件b嵌入凹槽中，试件a嵌入于滑动槽中；外部加载装置，包括外框以及第一螺旋杆和第二螺旋杆，上剪切盒和下剪切盒位于外框内部，外框顶部设置有竖向加载装置，外框内壁还设置有水平加载装置。该剪切盒构造简单、经济，试验时安装方便，可模拟在流固耦合条件下的桩土相互作用特征，能得出较为准确合理的桩土界面摩擦系数。

摘要： 本发明属于电极材料技术领域，特别涉及一种具有界面协同效应的铜基化合物/铜纳米电极及其制备方法和应用。所述电极包括导电基底以及负载于表面的铜基化合物/铜纳米催化剂；所述铜基化合物包括但不限于氧化亚铜、氮化铜、氧化铜等化合物。本发明还公开了上述电极的制备方法和应用。本发明首次制备了具有界面调控功能的电极材料，利用一价铜/零价铜、二价铜/零价铜以及二价铜/一价铜/零价铜的协同效应，降低了一氧化碳二聚的反应能垒，从而在电化学二氧化碳还原时可以很好的抑制析氢反应，对多碳产物乙烯、乙醇以及异丙醇有很好的选择性。

摘要： 本发明涉及的是基于界面力学效应的摩擦阻力增加方法，这种基于界面力学效应的摩擦阻力增加方法为:通过在摩擦副之间注入一定量的液态介质，液体介质在摩擦副之间形成毛细桥，毛细桥处产生的界面力与其几何尺寸成反比，使得摩擦副之间总体粘附力提高，摩擦阻力增加；其中摩擦副为面接触，表面粗糙度小于0.4μm，液体介质在摩擦副表面具有良好润湿性，接触角不高于60°，液膜厚度介于0.5μm至10μm之间。本发明利用界面力学性能实现摩擦副之间摩擦阻力增加，可极大的提高制动性能，并且由于是基于摩擦副之间液体物质的界面力学性能对摩擦副不造成过度磨损。

摘要： 本发明公开一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法，包括以下步骤：S01，建立各向同性固固粘接界面模型；S02，利用微扰法推导出反射波和透射波的表达式；S03，定义四个非线性参数以评价固固粘接界面的接触特性；S04，绘制四个非线性参数随接触应力变化的曲线；S05，利用超声信号发生器选择合适频率的激励信号混叠；S06，将采集到的信号通过快速傅里叶变换，得到相应的频谱图像的，测量得到试件在不同压力下的非线性参数；S07，通过对比理论值与实际值，分析得到非线性参数与试件粘接强度存在单调关系。本发明提供的一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法，能够更好地评价粘接件界面的粘接强度及接触情况，更为有效地对粘接件进行质量监测和维护。

摘要： 本发明公开了一种基于界面热阻效应的负微分热导器件、负微分热导装置及应用，负微分热导器件包括：加热端、与其间隔的被加热端以及布置在两者之间且由两段材料紧贴构成的同质结/异质结结构，同质结/异质结在负微分热导器件工作温度区间整体具有负的有效热膨胀系数。该负微分热导器件在工作温度区间内能实现热流随外界温差增加而非单调增加，即热流存在极大值，可以用于实现热开关、特定温度散热器以及热三极管等，在待调控的热输运路径中，仅通过形成简单的同质结/异质结结构，利用热器件对温度的依赖特性，实现了具有温度依赖特性的热流控制，无需外部温度探测和控制装置，简化了热控制系统，增强了热控制系统的准确性与及时性。

摘要： 本发明公开了一种基于自旋波衍射效应的探测界面DM作用强度的方法，属于自旋电子学领域。本发明基于在一定条件下，最强衍射束偏转角的正弦值与DM作用常数近似满足简单的线性关系，通过测量最强衍射束偏转角的正弦值来测量DM作用常数，不需要分辨自旋波波长变化，测量方法不受波长分辨率的限制，因而可以适用于更宽频率范围(20GHz到100GHz，以坡莫合金波导系统为例)的自旋波下的DM作用强度的测量，突破了传统BLS等方法对波长分辨率的限制，这对于未来研究基于界面DM作用的自旋波特别是交换自旋波有着很大的作用。

摘要： 本发明公开了一种考虑界面流固耦合效应的沉桩界面参数可视化剪切盒，包括上剪切盒和下剪切盒，上剪切盒与下剪切盒连接的表面设置有滑动槽，下剪切盒与上剪切盒连接的表面设置有凹槽；还包括混凝土管桩试件和外部加载装置，混凝土管桩试件包括试件a，试件a下端连接试件b，试件b嵌入凹槽中，试件a嵌入于滑动槽中；外部加载装置，包括外框以及第一螺旋杆和第二螺旋杆，上剪切盒和下剪切盒位于外框内部，外框顶部设置有竖向加载装置，外框内壁还设置有水平加载装置。该剪切盒构造简单、经济，试验时安装方便，可模拟在流固耦合条件下的桩土相互作用特征，能得出较为准确合理的桩土界面摩擦系数。

摘要： 本发明公开了一种基于声弹性效应的电缆接头界面压力监测方法，包括以下步骤：S1：建立扩张态冷缩管超声波传播时间与内应力的关系；S2：建立硅脂溶胀作用下冷缩管内应力的径向时空分布的理论规律；S3：得到扩张态冷缩管内应力径向分布表达式；S4：关联扩张态冷缩管内应力与界面压力的关系；S5：得到扩张态冷缩管界面压力；本发明还提供一种基于声弹性效应的电缆接头界面压力监测装置，包括电缆本体、冷缩管、超声探头、凹形声透镜、超声/应力分析模块、应力/界面压力转换模块。本发明通过改进冷缩管超声波声弹性算法，结合硅脂溶胀效应，能及时监测电缆接头界面压力，减少界面压力不足导致的电缆接头火灾爆炸事故的发生，提高供电可靠性。

摘要： 一种基于界面近邻效应的位相匹配方法，采用非线性材料与另一材料紧密贴合形成界面，利用两种材料的折射率和色散的差异补偿紫外波段的位相失配量。本发明利用不同材料反射端面处(非线性作用区域)的折射率差异，由界面两侧材料分别提供非线性相互作用的波矢，突破单一非线性材料的色散特性局限，从而在完全位相匹配条件下实现更短波长(紫外，甚至深紫外)的非线性谐波输出。

摘要： 本发明涉及一种考虑接缝界面动力效应的新型接缝模型及其构建方法和数值实现方法，本发明的新型接缝模型将粗糙面的细观形貌的不平整特性，通过基于分形理论的粗糙面动力接触刚度、动力接触阻尼，等效为两侧平整均质多线性材料的动力物理参数，减小了建模和分析的难度和工作量；平整均质虚拟材料在法向维持直接接触，不改变接缝的接触动力特性及位移的非连续性，在切向上采用弹性多线性弹簧连接，来模拟接缝的应力切向非线性。本发明将直接接触法、虚拟材料法相结合及宏细观相结合，能够同时考虑法向和切向的应力非线性以及位移非连续性，是节理模型的修正，减小了建模和分析的难度和工作量。