对锐钛矿相TiO2的第一原理计算

用TiO₂作为阳极的光电化学电池的工作以来,对TiO₂的光催化机理的研究已发展成为一个热门研究领域.从第一原理计算的角度,用基于密度泛函理论的全电势线性缀加平面波法,对锐钛矿相TiO₂的晶格结构和电子结构作了比较系统的计算.通过使总能量和原子受力达到最低,得到晶格的优化结构,结果与实验符合得很好.由晶格优化结构得到电子结构,包括能带结构、X射线吸收谱等.其中能带结构间接跃迁能隙为2.12?eV,价带的较高态宽度与X射线衍射谱(XPS)实验值完全一致.     

LY12cz铝合金晶间腐蚀模拟试验研究

用金属间化合物 θ(CuAl₂)、S(Al₂CuMg)、MnAl₆与纯Al(L1)组成多电极体系,以模拟LY12cz合金的晶界区.通过电化学测试、SEM和能谱分析等方法研究了该合金晶间腐蚀机理.证实其晶间腐蚀是由沿晶界偏析的强化相与贫Cu区所组成的多电极体系引起的.在含Cl^－离子的中性溶液中,S相是导致晶间腐蚀的主要阳极相.S相首先发生阳极溶解,随后,贫铜区、MnAl₆相逐步随S相一起溶解.以这种方式沿晶界形成了阳极溶解通道,导致晶间腐蚀.     

Si对TiAl合金高温抗氧化性能的影响

利用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪等手段研究了TiAl-Si(原子数分数为0~20%)合金在1 173 K大气中24 h的恒温氧化.结果表明:Si元素可以有效地提高TiAl合金的高温抗氧化性能;随着Si含量的增加,氧化膜厚度依次减薄,TiO₂的含量逐渐减少,Al₂O3的含量逐渐增加,添加到10%左右时就有连续致密的Al₂O₃保护膜形成;Si在0~20%的添加过程中并没发现Si的氧化物生成.分析表明:Si对抗氧化性能的贡献可归结于Si与Ti有很好的亲和力,可以有效地降低Ti离子的活度、阻碍Ti离子的向外扩散, 相对来说增强了Al离子的活度,促进连续致密的Al₂O₃保护膜生成.      

Kapton表面复合氧化硅涂层抗原子氧性能研究

通过溶胶-凝胶工艺以正硅酸乙酯(TEOS)和γ-(甲基丙稀酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MEMO)为前躯体在聚酰亚胺薄膜(Kapton)基体上制备了有机/无机复合氧化硅涂层,地面模拟原子氧暴露试验表明涂层防护使基体的原子氧侵蚀速率下降了一个数量级,暴露前后基体的光学性能基本没有改变,加入MEMO相对量为0.2时涂层抗原子氧性能较好。扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外衰减全反射光谱(FTIR-ATR)和X射线光电子能谱(XPS)分析表明原子氧暴露后Si-O-Si基团特征峰均向纯氧化硅的硅氧键吸收峰处偏移,而由MEMO产生的Si 2p价态峰减弱,因此涂层趋向于转化为稳定的纯氧化硅结构。     

ST切石英的抗拉断强度

在各种实验条件下,总共对83块ST切单晶石英圓片的抗拉断强度进行了测量。这项研究的重点是,比较包括天然级和三个人造级(光学级,优质Q级和电子级)的四种不同类型石英的抗拉断强度。由于断裂强度通常与表面光洁度有关,因此,还对两种不同的抛光技术进行了评价。一种技术是从粗磨的表面开始采用Syton抛光。第二种技术是短暂的Syton抛光之后,随即进行精密机械抛光。采用双轴扭曲试验法测量了直径为1英寸,标称厚度为0.1英寸的石英片的抗拉断强度。经拋光的试样平均断裂强度为21,400磅/英寸~2,其标准偏差为±6.000磅/英寸~2。对于四种类型石英和两种不同的拋光技术来说,断裂强度的差别很小。两种类型的平均断裂强度之间的差别正好在标准偏差之内。我们对5块未经抛光的石英片也作了实验,发现其平均断裂强度为8900±800磅/英寸~2。很清楚,抛光的表面会使断裂强度提高两倍多。为了改变石英片表面的性质,还研究了两种特殊的技术。据报道,对很薄的石英片进行了化学腐蚀,就能够有效地提高断裂强度。为了试验化学腐蚀对薄石英片的影响,还折断了经化学腐蚀的10块试样。但是,许多经腐蚀的试样出现了很多腐蚀坑或腐蚀沟,它们的平均断裂强度明显低于抛光的石英片。有些试样少有或没有腐蚀坑或腐蚀沟,它们的断裂强度与抛光过的试样不相上下。另外7个试样在离子刻蚀的抛光表面上有1600个浅槽(～1000A深)。这些试样在平均断裂强度方面没有大的变化。除上述参数外,还发现其他因素,诸如相对温度、Q值(根据红外测量)和试样厚度与断裂强度无关。     

六氟化硫和三氟溴甲烷对电离层电子捕获能力对比

六氟化硫（SF₆）和三氟溴甲烷（CF₃Br）是目前发现的在电离层释放作用效果较好的两种物质.利用气相色谱elax-elax电子捕获检测器（GC-ECD）对SF₆和CF₃Br的电子捕获能力进行实验研究，并采用密度泛函理论（DFT）对两种物质进行理论计算，最后对实验结果和理论计算结果进行对比分析.GC-ECD实验结果表明，SF₆和CF₃Br在ECD检测器上均有较好的响应，且CF₃Br在ECD检测器上的响应强于SF₆.DFT理论计算结果表明，SF₆和CF₃Br都具有捕获电子的潜力.综合实验结果与理论计算结果可知，SF₆和CF₃Br都具有捕获电子的潜力，且均有较好的电子捕获效果，相对于SF₆，CF₃Br电子捕获效果更好.      

氧化物涂层对航天器材料原子氧剥蚀的防护

采用磁控溅射方法在航天器常用材料聚酰亚胺(Kapton)表面沉积无机氧化物涂层(TiO₂和SiO₂),来提高材料的抗原子氧剥蚀性能.通过选择试验材料和参数,优化了沉积涂层的工艺,以克服容易产生裂纹的缺点.对材料进行了原子氧效应地面模拟试验,结果表明,在Kapton上沉积涂层后,质量损失下降了2个数量级.另外,有涂层的Kapton表面基本没有变化并且没有出现裂纹.其中,TiO₂由于热膨胀系数更接近Kapton,比SiO₂的防护效果更好.     

混合球磨对YAl_2颗粒形貌及表面改性的影响

采用扫描电镜、能谱分析、透射电镜等分析方法研究了球磨对YAl₂及YAl₂/Mg颗粒的组织形貌、YAl₂颗粒在YAl₂/Mg颗粒中的分散性及YAl₂/Mg界面结合状况的影响.结果表明:YAl₂颗粒经球磨20 h后,其平均粒径约为1.5 μm,颗粒边缘尖角数量明显减少,呈圆滑的近球形.加入Mg颗粒进行混合球磨20 h后,YAl₂颗粒在混合颗粒中呈弥散分布,且表面包裹一层单质Mg,YAl₂/Mg的界面为直接结合型,未发现有界面反应.     

中国空间站燃烧科学实验系统PIV单元地面试验

中国空间站燃烧科学实验系统是用于开展微重力燃烧实验研究的综合性科学实验平台，可以实现燃烧流场测量。为了验证燃烧科学实验系统粒子图像测速(PIV)单元对燃烧流场测量的功能与可行性，本文基于与在轨状态一致的连续激光器和相机的空间布局，搭建了地面层流圆孔射流试验平台，选取Al₂O_3，TiO_2，ZrO₂三种示踪粒子进行冷态试验与热态试验。试验结果表明，自主研制Nd∶YVO₄泵浦连续激光器偏光角度合适，能照亮被测流场主流区域，燃烧科学实验系统PIV单元可用于低速燃烧流场测量；相同工况下，Al₂O₃粒子在冷态试验测量的速度值更接近于理论值，速度幅值比更接近1，更适用于低速流体测量。      

释放不同化学物质对电离层扰动的比较

在电离层F区释放氢（H₂）、水（H₂O）、二氧化碳（CO₂）、六氟化硫（SF₆）、三氟溴甲烷（CF₃Br）、羰基镍（Ni（CO）₄）可以损耗局域等离子体电子密度,形成电子空洞,电离层电子密度的改变主要取决于释放物质的气态分子与电离层之间的离子化学反应.在电离层人工主动扰动实验中,应根据发射成本和扰动效果对释放物质进行选择.通过热力学原理和有限元模拟方法计算比较了上述6种物质对电离层的扰动影响.计算结果表明,6种物质中水的气化率最低,约为19%,其余5种物质都在60%以上,选择密度小的物质,例如H₂和CO₂,可以有效降低发射成本.另外,扩散较慢且化学反应较快的物质,例如SF₆和Ni（CO）₄,能够使得电离层电子密度减少得更多,并且受扰动区域更广、持续时间更长.     

S3 and S4 absorption cross sections in the range of 340 to 600 nm and evaluation of the S3 abundance in the lower atmosphere of Venus

S₃ absorption cross section equals 6×10⁻¹⁷ cm² at 400 nm, 6 × 10⁻¹⁹ cm² at 500 nm (less by a factor of 4 than that given by Sanko), 4×10⁻²⁰ cm² at 600 nm. That of S₄ equals 1.5 × 10⁻¹⁷ cm² at 450 nm, 8 × 10⁻¹⁷ cm² at 500 nm, and 4.7 × 10⁻¹⁷ cm² at 600 nm. Preliminary evaluation of the S₃ mixing ratio in the lower atmosphere of Venus is (8±3)×10⁻¹¹ at 5 to 25km according to the Venera 14 measurements and several times lower at the locations of the Veneras-11 and -13.     

135.6nm夜气辉峰值电子密度反演算法及误差

根据夜间135.6nm大气辉光光强与F₂层峰值电子密度N_mF₂平方成正比的物理机制,在前期夜间135.6nm气辉辐射激发模型研究的基础上建立了峰值电子密度的反演算法,把全球经纬度分成若干格点,每个格点的电离层及中性成分信息分别由IRI2000和MSISE90提供,将电离层及中性成分廓线输入夜气辉辐射激发模型,计算每个格点135.6nm气辉的辐射强度,然后将各个格点的135.6nm气辉辐射强度与电离层廓线输入的N_mF₂平方拟合得到气辉强度与N_mF₂的转换因子.利用此方法可获得不同地方时、季节和太阳活动周期的转换因子组成查算表,进而根据实际探测的135.6nm气辉辐射强度反演相应时空的N_mF₂.最后对该算法的反演误差进行了综合分析,为该算法适用的时空特性提供重要理论支撑.      

The GPS measured SITEC caused by the very intense solar flare on July 14, 2000

This work studies the sudden increases in total electron content of the ionosphere caused by the very intense solar flare on July 14, 2000. Total electron content (TEC) data observed from a Global Positioning System (GPS) network are used to calculate the flare-induced TEC increment, δTEC_f, and variation rate, dTEC_f/dt. It is found that both dTEC_f/dt and δTEC_f are closely related with the solar zenith angles. To explain the observation results, we derived a simple relationship between the partial derivative of the flare-induced TEC, ∂TEC_f/∂t, which is a good approximation for dTEC_f/dt, and the solar zenith angle χ, as well as the effective flare radiation flux I_f, according to the well-known Chapman theory of ionization. The derived formula predicted that ∂TEC_f/∂t is proportional to I_f and inverse proportional to Chapman function ch(χ). This theoretical prediction not only explains the correlation of dTEC_f/dt and δTEC_f with χ as shown in our TEC observation, but also gives a way to deduce I_f from TEC observation of GPS network. Thus, the present work shows that GPS observation is a powerful tool in the observation and investigation of solar flare effects on the ionosphere, i.e., the sudden ionospheric disturbances, which is a significant phenomenon of space weather.