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三种不同功能蛛丝的超微结构与拉伸力学行为

蒋平 , 吕太勇 , 肖永红 , 刘海英 , 刘亮 , 熊超群 , 江丽琴 , 郭聪

蜘蛛丝是一种具有优良机械性能的天然动物蛋白纤维,是自然界极具应用潜力的生物材料,但它特有的结构和机械性能与其生物学功能密切相关。为此,本文采用扫描电镜和单纤强力仪对两种结圆网蜘蛛的卵袋框丝和内层丝与圆网铆钉丝三种不同功能蛛丝的超微结构、拉伸力学性能以及断裂能在应力应变曲线的弹性区、屈服区和加强区的分配进行了研究,结果表明不同生物学功能的蛛丝表现出不同的力学行为,并呈现一定的机械性能策略,主要表现为：断裂能在应力应变曲线的弹性区、屈服区和加强区的权衡;不同力学性能参数之间的权衡,如伸长和荷载、断裂强度和延展性等参数之间的权衡,以适应不同的功能要求。这对人们进行新型防护材料的仿生设计具有重要指导意义。

关键词: 蜘蛛丝 , 超微结构 , 拉伸力学性能

辐射法制备布洛芬金属分子印迹聚合膜?

郭聪 , 王兵 , 皇甫风云 , 单娟娟

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2015.14.027

以消炎镇痛药(S)-布洛芬与 Cu2＋配合物为模板分子，以甲基丙烯酸为功能单体，乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂，聚砜膜为多孔支撑层，利用辐射引发聚合制备了 Cu2＋配位分子印迹复合膜。通过紫外光谱研究发现，(S)-布洛芬、Cu2＋和甲基丙烯酸形成了配位比为1∶2∶2的3元配合物。通过扫描电镜及渗透实验发现聚砜基膜固含量为17％时，修饰后印迹膜形态及性能最好。同时，通过选择渗透实验发现，印迹膜对其手性对称物(R)-布洛芬及结构类似物酮洛芬渗透选择性较差。

关键词: 金属配位 , 分子印迹膜 , 布洛芬 , Cu2+

被动式冷却系统热阻及响应时间的研究

郭聪 , 王涛 , 胡学功 , 唐大伟

工程热物理学报

本文对取热器与冷凝器分离的被动式相变冷却系统的热阻及响应时间进行了研究.热阻与响应时间分别是冷却系统在稳态及非稳态条件下的表征参数.通过建立热输运管路内的换热模型,着重分析了管径、管长、倾斜角度对这两个参数的影响.实验研究表明;整个冷却系统在负荷突然增加时,响应特性良好;管径与管长的减小、倾斜角的降低均有利于热阻的减小,而且热阻随着负荷的增加而减小;热阻较小时,热输运管内冷凝换热较弱,管路沿程温度场的均匀性较好,相应的响应时间较短.

关键词: 被动式 , 热输运管路 , 管内冷凝 , 换热特性 , 响应时间

基于AAO纳米光栅的GaAs太阳能电池组合陷光结构设计与仿真

秦飞飞 , 张海明 , 王彩霞 , 张晶晶 , 郭聪

人工晶体学报

提出了一种新型的表面和底部都带有阳极氧化铝(AAO)纳米光栅的GaAs太阳能电池结构,理论分析了表面和底部陷光作用的原理.利用FDTD Solution软件研究了短路电流密度(Jsc)和AAO几何参数的关系.结果表明,表面AAO和TiO2双减反层能很好的减少反射.背部AAO和Ag背反射可以有效的增大光程,从而减少电池厚度.带有组合陷光结构的电池可以在0°～45°范围内保持较稳定的Jsc数值.与只有减反层的结构相比,在相同Jsc条件下,组合陷光结构可以减少一半GaAs厚度.

关键词: GaAs太阳能电池 , AAO , 陷光结构 , 短路电流密度

Ag纳米蛾膜结构阵列对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响

王彩霞 , 张海明 , 秦飞飞 , 张晶晶 , 郭聪

人工晶体学报

设计了一种带有Ag纳米蛾膜结构阵列的薄膜硅太阳能电池背反射器.采用时域有限差分(FDTD)法,系统仿真研究了Ag纳米蛾膜阵列的底部直径、高度、阵列周期常数对薄膜硅太阳能电池光吸收的影响.仿真结果表明,Ag纳米蛾膜结构最佳结构参数为:d=60 nm,a=120 nm,h =100 nm.吸收光谱表明带有Ag纳米蛾膜结构的薄膜硅太阳能电池可有效增加700～ 1200 nm波段范围的光,同带有Ag层的薄膜硅太阳能电池相比,光吸收平均增强53.8％,这是因为Si/Ag界面产生表面等离子体共振现象所致.

关键词: Ag纳米蛾膜结构 , 时域有限差分(FDTD) , 光吸收增强 , 表面等离子体极化激元

远程热输运管路对发热体表面温度影响的实验研究

王涛 , 郭聪 , 胡学功 , 唐大伟

工程热物理学报

本文对被动式相变冷却系统中远程蒸汽热输运管路对发热体表面温度的影响进行了实验研究。通过研究发现发热体的发热功率、蒸汽管路的几何尺寸、倾斜角度等参数对发热体表面的温度有很大的影响。在本文的实验范围内，为了降低发热体表面的温度，应尽量减小蒸汽的流动阻力，即减小蒸汽管路的长度和管径，增加其倾斜角度。在实际的冷却系统设计过程中，应系统地考虑这些因素的影响，从而更好地优化冷却系统的设计。

关键词: 被动式远距离热输运 , 热输运管路 , 发热体表面温度

纳米Ag颗粒掺杂方式对NaYF4∶Yb3+/Er3+上转换发光材料发光性能的影响

郭聪 , 张海明 , 张晶晶 , 姬子晔 , 吴磊

人工晶体学报

利用水热法制备了Yb3+,Er3+共掺杂NaYF4上转换发光材料.在实验中引入Ag纳米溶胶,研究了Ag纳米颗粒对NaYF4∶ Yb3+/Er3上转换发光材料结构、形貌和光学性质的影响.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及荧光光谱仪对样品的结构、形貌和光学性能进行了研究.结果表明,生成NaYF4∶ Yb3 +/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+粉末的衍射峰强度增强;生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应后加入Ag纳米颗粒会使六方相样品部分转变成立方相.生成NaYF4:Yb3+/Er3+发光材料前引入Ag纳米溶胶可以大大提升晶体的结晶质量;生成NaYF4∶Yb3+ /Er3+发光材料后引入Ag纳米溶胶,原有六棱柱直径变小,产物有新的球状晶体生成.生成NaYF4∶Yb3+/Er3+反应前加入Ag纳米颗粒,可使NaYF4∶ Yb3+/Er3+上转换材料的发光强度显著增强,与未掺杂Ag纳米颗粒相比发光强度增加约36％.

关键词: Ag纳米颗粒 , NaYF4∶Yb3+/Er3+ , 光致发光