1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 200050
2 2.中国科学院大学 材料科学与光电技术学院, 北京 100049
高致密的大厚度SiC陶瓷在装甲防护领域具有显著优势, 但是制备厚度100 mm以上的块体SiC陶瓷具有极大的挑战性。针对大厚度SiC陶瓷烧结易开裂、不致密等问题, 本工作着重对大厚度SiC素坯的脱脂产物、压力-不完全脱脂分析等开展了研究。采用TG-MS分析了大厚度陶瓷脱脂过程中的酚醛树脂裂解残余, 其中甲醛等小分子裂解物易脱除, 而二甲基苯酚等高分子产物易滞留芯部, 导致大厚度陶瓷的烧结不致密。经脱脂优化, 素坯表层-芯部密度一致, 均在1.81~1.84 g/cm3范围。经2150 ℃烧结后, 得到不开裂、不变形的大厚度SiC陶瓷, 块体陶瓷表层与芯部的密度均达到3.14 g/cm3。大厚度陶瓷表层与芯部微观结构相似, 表层抗弯强度为(433±48) MPa、芯部抗弯强度达到(411±84) MPa。经分析认为, 大厚度陶瓷芯部不完全脱脂是导致开裂和不致密的主要原因。
大厚度 SiC陶瓷 脱脂分析 不完全脱脂 large thickness SiC ceramics degreasing effect analysis insufficient degreasing
1 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
2 南京林业大学机械电子工程学院, 江苏 南京 210037
为了研究双折射率对双折射光纤环境轴向应变灵敏度的影响，选取双折射应变系数相同，双折射率不同的双折射光纤，通过数值模拟得到轴向应变灵敏度随双折射率变化的趋势。模拟结果表明轴向应变灵敏度随着双折射率增加而减小。实验选取不同双折射率光纤构建光纤环境轴向应变传感器，进行应变灵敏度对比实验，将获取的双折射率、轴向应变灵敏度数据进行曲线拟合，实验拟合曲线与仿真曲线呈现良好的一致性。结果表明，选择双折射率较小的双折射光纤作为敏感元件可以提高双折射光纤环境轴向应变灵敏度，但是双折射率存在一定下限，否则将产生微弱的干涉光谱而无法进行轴向应变测量。
光纤光学 光纤环境 轴向应变 灵敏度 干涉光谱 光学学报
2013, 33(11): 1106001
1 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
2 中航工业集团公司北京航空制造工程研究所, 北京 100024
基于光纤布拉格光栅和傅里叶热传导方程提出了一种实现复合材料圆筒结构热扩散系数测量的水热平衡法，并进行了理论分析和实验研究。当圆筒结构内部流体温度升高，由初始低温平衡状态向高温平衡状态过渡，其内部流体热量从内向外传递，由于热阻的存在，而使内外壁呈现不同的温度特性，导致内外壁温度分布呈现差异性；依此原理，利用光纤布拉格光栅温度敏感特性，获取中心波长与温度函数关系及中心波长与时间函数关系，确定圆筒结构温度分布函数；根据傅里叶一维导热方程和边界条件即可求得结构热扩散系数。实验表明，升温测量与降温测量结果具有一致性，证明了该测量方案的可行性与可靠性。该测量系统具有传感元件简单、稳定性好、可操作性强等优点，为此类圆筒结构热扩散系数测量提供了一种新颖可行的方法。
测量 热扩散系数 水热平衡法 碳纤维复合材料 光纤布拉格光栅 中国激光
2013, 40(11): 1108001
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 江苏 南京 210016
研究了一种基于内置调制层结构的光纤表面等离子体波共振（SPR）传感器。通过在金膜与纤芯的内侧增覆具有不同厚度和属性的光学透明薄膜作为内调制层，构成了性能独特的光电复合薄膜，起到调节倏逝波矢量和金膜表面等离子体振荡波矢量的双重作用，进而控制共振效应，为调节灵敏度提供依据。采用时域有限差分方法对内置调制层结构光纤SPR共振激励模型属性进行数值仿真。在此基础上，研制了用于液体折射率测量的内置调制层型光纤SPR传感探针。实验结果表明，该传感器在1.335~1.392折射率范围内，随着待测液体折射率的增大，SPR共振光谱向长波方向偏移，且灵敏度达到2263.1 nm/RIU，与基于纤芯金膜环境介质三层结构的常规光纤SPR传感器相比提高一倍，能够更好地满足环境折射率检测的需求。
光纤光学 表面等离子体波共振 内置调制层 折射率 灵敏度
