中缅油气管道的沉降导致管道弯曲、变形甚至破裂，因此开展管道沉降监测对于管道的建设与维护具有重要意义。永久散射体合成孔径雷达干涉测量（PS-InSAR）技术具有全天时、全天侯、监测范围广和精度高的优势，以中缅天然气管道——若开山段两侧3 km缓冲区范围为研究区域，采用PS-InSAR方法获取异常形变区域，然后进一步结合研究区的坡度、坡向、植被和土壤等多源数据信息建立风险判定模型对中缅油气管道进行滑坡风险评估，并判定滑坡及管道风险等级。主要结论为：1）基于升、降轨融合的PS-InSAR方法进行形变监测，共获取90个形变较大区域，平均形变量在-25~25 mm之间，大部分区域仍趋于稳定。2）基于坡度、坡向等多源数据进行滑坡风险等级划分、管道运行安全等级划分，结果显示滑坡一级风险区13个，二级风险区18个，三级风险区59个；管道一级风险区10个，二级风险区14个，三级风险区66个。

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术, 以SiH4、CH4和O2作为反应气源, 通过调控O2流量在250 ℃下制备强光发射的非晶SiCxOy薄膜。利用光致发光光谱、荧光瞬态谱、Raman光谱、X射线光电子能谱及红外吸收谱对薄膜的光学性质和微结构进行表征与分析, 进而讨论其可调可见光发射机制。实验结果表明, SiCxOy薄膜发光性质与薄膜中的氧组分密切相关。随着薄膜中氧组分的增加, 其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动, 肉眼可见强的可见光发射。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的荧光寿命在纳秒范围。结合X射线光电子能谱和红外吸收谱对薄膜的相结构和化学键合结构进行分析, 结果表明薄膜的主要相结构和发光中心随O2流量的变化是其可调光发射的主要原因。

利用磁控溅射技术在低温250 ℃下制备Eu掺杂SiCxOy薄膜, 研究薄膜的Eu3+发光激发机制。实验结果表明, 薄膜的发光谱由来自基体材料的蓝光和来自Eu3+的红光组成; 随着薄膜中Eu含量由0.19%增加到2.27%, 其红光强度增加3倍左右, 而蓝光逐渐减弱。Raman光谱及荧光瞬态谱分析表明, 其蓝光由中立氧空位缺陷发光中心引起。结合薄膜的Eu3+激发光谱分析, SiCxOy∶Eu薄膜的红光增强源于薄膜中Eu3+离子浓度的增加和/或基体材料的中立氧空位缺陷发光中心与Eu3+离子的能量转移。

作为超材料的重要组成部分, 介质层是影响超材料响应特性的关键因素.固定超材料的尺寸和表层金属图形, 通过理论推导和仿真模拟详细分析了在太赫兹波段下介质层的介电常数和厚度两个参数对超材料响应特性的控制规律, 并首次确定了响应频率与介电常数的关系方程.结果表明, 在其他参数不变的情况下, 超材料的响应频率主要取决于介质层的介电常数的实部大小, 而其吸收率则主要取决于介质层的厚度.据此, 提出一种设计超材料的新方法: 首先将设计要求的响应频率代入频率方程计算出相应介质层的介电常数, 由此挑选合适的介质材料; 然后固定介电常数、调节介质层厚度, 获得在特定频率具有特定吸收率的超材料.

采用傅里叶远红外光谱仪(FTIR),在室温条件下测量了多种饱和直链有机小分子的太赫兹光谱.测试结果显示,有机官能团的差异导致有机物的太赫兹光谱特征显著不同.其中,有机物的晶格振动吸收峰和分子间氢键的振动吸收峰分别位于太赫兹高频和低频波段.而且,饱和直链一元醇的—OH官能团产生的分子间氢键的特征峰位于57 cm-1,而三十烷酸的—COOH官能团产生的分子间氢键的特征峰则位于74 cm-1.分子间氢键使三十烷醇和三十烷酸对太赫兹辐射的吸收能力明显地强于三十烷烃.相比于三十烷醇,三十烷酸的太赫兹特征峰还发生有规律的红移和蓝移现象.此外,还采用密度泛函理论B3LYP/6-311G(d,p)基组对饱和直链烷烃、烷醇和烷酸的太赫兹光谱进行了仿真计算,发现分子间氢键作用越强的有机物的单体分子的仿真结果与实测光谱的吻合程度越低.二聚体结构的仿真结果与实测光谱的吻合程度明显地高于单分子结构.研究结果对利用FTIR研究其他有机官能团的太赫兹光谱特征、探索有机分子内部的振动模式、探究有机物太赫兹响应的物理原理及器件应用等具有重要意义.

自然界中很多材料在太赫兹(THz)频段没有电磁响应, THz超材料的出现为太赫兹技术的发展和应用带来了新的机遇.但目前超材料太赫兹响应的调节方式比较繁琐, 影响了理论与应用研究的开展.作者提出一种调制太赫兹超材料响应的简易新方法, 即将超材料的结构单元整体按比例地放大和缩小.仿真结果表明, 已满足阻抗匹配条件的超材料结构经整体比例变化之后, 仍然满足阻抗匹配条件;而且, 调整后超材料的吸收频率与尺寸变化的倍数成反比;令人惊奇的是, 超材料的响应频带也随着单元尺寸的整体缩小而变宽.通过这种简易的尺寸变化方式, 我们可以利用普通的超材料结构, 得到一定范围内对任意入射频率具有完美吸收(吸收峰值大于98%)的太赫兹超材料.这种调制方式使超材料的设计变得更加简化, 为超材料的理论与应用(特别是在器件中的应用)研究提供了更广阔的空间.

用衰减全反射傅里叶光谱仪(FTIR-ATR)在室温条件下测试了甲醇、 乙醇、 丙醇、 异丙醇、 丁醇及异丁醇六种饱和一元醇在30～300 cm-1波段的远红外透射光谱。 通过分析这六种具有类似化学结构的一元醇的远红外透射光谱, 发现它们在30～150 cm-1波段均有明显的吸收峰, 但在150～300 cm-1波段吸收峰不明显; 羟基在一元醇中的质量百分比越高, 相关一元醇的远红外光谱的平均透过率越低; 直链一元醇的光谱平均透过率高于支链状的同分异构体。 采用密度泛函理论B3LYP/6-311G(d,p)基组对甲醇单体和多聚体进行结构优化和频率计算。 计算显示, 在30～150 cm-1波段甲醇单体分子没有出现吸收峰, 但是甲醇的多聚体则出现明显的吸收峰, 计算得到的多聚体吸收峰位置与实际测量的结果相符合。 结果表明, 甲醇在太赫兹波段吸收的来自于不同形式聚合体的集体振动, 甲醇溶液以甲醇三聚体为主要的存在形式。 本成果不仅为研究有机分子在太赫兹波段的频率响应提供了新的实验方法, 而且对进一步利用FTIR-ATR研究其他有机分子具有借鉴意义。

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积方法制备富硅氮氧化硅(a-SiO0.35N0.59∶H)薄膜, 以这层薄膜作为有源层构建发光二极管。实验结果表明器件在室温下可观测到强的电致红光发射, 发光峰在715 nm附近, 与其光致发光峰位一致。电致发光谱测量还表明器件开启电压为8 V, 器件的电致发光强度随注入电流的增大呈线性递增关系。电流-电压特性分析表明器件的载流子输运机制以Pool-Frenkel(P-F)发射模型为主。结合发光有源层的微结构分析, 初步认为电致红光发射来自于电子和空穴通过有源层的带尾态的辐射复合。

为了分析激光对接焊TC4钛合金薄板的焊接过程，以ANSYS软件为平台采用有限单元法建立了非线性瞬态热传导模型，模拟计算了焊接时的3维瞬态温度场; 数值模拟过程中考虑了材料热物理性能参量的温度依存性，并利用APDL语言编程实现了移动高斯分布面热源模型的加载。结果表明，激光焊接过程中的温度场由非稳态到稳态，最终呈现出流星状的稳定分布，焊缝附近等温线密集，焊缝的热影响区小; 模拟得到的焊缝形状与试验获得的焊缝形状相吻合; 模拟获得的400℃临界温度以上区域的尺寸范围为42.00mm×10.56mm。该研究验证了模拟方法的正确性，为焊接保护装置设计提供了依据。