作者单位
摘要
华北水利水电大学 能源与动力工程学院,郑州 450045
采用分子动力学方法研究了氦辐照对金属钨传热性能的影响,从原子尺度分析了单晶钨与多晶钨的热导率随氦含量的变化及其微观机理。结果表明:随着氦原子从0增加至500,钨中的缺陷对数目呈先增加后减少的趋势,单晶钨中氦原子为230个时缺陷对数目达到峰值123,多晶钨中氦原子为480个时缺陷对数目达到峰值124;钨金属的晶体结构从bcc转变为bcc、fcc和hcp等多种结构共存。钨的热导率随氦含量增加波动明显,总体呈非线性减小趋势,在氦含量为0.75%时,单晶钨和多晶钨的热导率分别下降1.44%和1.3%。氦辐照下钨金属内缺陷的产生、聚集及晶体结构的变化是其热导率下降的主要原因。
氦辐照 多晶 分子动力学模拟 传热性能 helium irradiation polycrystalline tungsten molecular dynamics simulation heat transfer performance 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 016003
盛泉 1,2耿婧旎 1,2李锦辉 3付士杰 1,2,*[ ... ]姚建铨 1,2
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
3 东南大学成贤学院,江苏 南京 210088
报道了基于Nd∶YVO4激光晶体和钨酸钆钾(KGW)拉曼晶体的端面泵浦连续波内腔拉曼激光器,实验研究了基频激光偏振方向对KGW拉曼激光器输出功率、光谱和模式特性的影响。当基频光偏振方向平行于KGW晶体的Nm轴时,901 cm-1拉曼频移增益较高,在36.6 W半导体激光泵浦功率下获得了6.63 W的 1177.3 nm连续波斯托克斯光输出,光光效率和斜效率分别为18.1%和24.7%;而当基频光沿KGW晶体Ng轴偏振时,由于768 cm-1和901 cm-1两条拉曼谱线的竞争以及对应89 cm-1小波数拉曼峰的级联拉曼斯托克斯光起振,拉曼激光器的光谱和功率特性均发生劣化。在实验中还观察到KGW像散的热透镜效应对激光模式产生的影响。
激光器 受激拉曼散射 连续波拉曼激光器 内腔拉曼激光器 酸钆钾晶体 
中国激光
2024, 51(5): 0501003
苏盈文 1陆华 1,*石首浩 1李頔琨 1[ ... ]赵建林 1,**
作者单位
摘要
1 西北工业大学物理科学与技术学院光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室,陕西省光信息技术重点实验室,陕西 西安 710129
2 兰州理工大学理学院,甘肃 兰州 730050
本文研究了金属光栅表面等离激元与单层二硫化钨激子的耦合共振特性。利用时域有限差分法模拟了一维金光栅/单层二硫化钨混合结构的光谱响应及电场强度分布。结果表明,金光栅表面等离激元与单层二硫化钨激子耦合可产生光谱劈裂。当改变金光栅的结构参数时,混合结构的反射光谱出现了明显的反交叉现象。采用时域耦合模理论拟合了混合结构不同参数时的反射光谱,拟合结果与数值模拟符合较好。金光栅表面等离激元与单层二硫化钨激子的耦合作用满足强耦合判据。耦合振荡器模型分析结果表明,当金光栅周期为400 nm、宽度为300 nm时,混合结构强耦合光谱的拉比劈裂为54.6 meV,其与时域耦合模理论结果一致。该工作将为表面等离激元与激子强耦合作用的深入研究与器件开发开辟新途径。
表面等离激元 一维金光栅 二硫化 激子 强耦合 
光学学报
2024, 44(4): 0424002
应红 1,4温阿利 2,*周岁茹 3海雪 2[ ... ]黄鹤飞 2
作者单位
摘要
1 苏州热工研究院有限公司苏州 215004
2 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
3 西南石油大学 新能源与材料学院成都 610500
4 国家核电厂安全及可靠性工程技术研究中心苏州 215004
镍、铁和钨基合金常被用来作为反应堆的候选结构材料,在反应堆中面临中子辐照的严苛服役环境。本文采用分子动力学方法研究了金属镍、铁、钨三种金属材料的辐照级联过程,获得材料在不同温度(300?500 K)下、不同初级碰撞原子(Primary Knock-on Atom,PKA)能量(<20 keV)沿不同晶格方向(<135>、<122>和<100>)入射的辐照级联损伤过程。结果表明:金属镍和铁的稳态辐照缺陷数相当,当PKA能量较低(<5 keV)时,金属镍的稳态缺陷数比金属铁略少;而当PKA能量较高(>5 keV)时,金属镍的稳态缺陷数逐渐超过铁;在相同辐照条件下,金属钨的稳态辐照缺陷数最少,表现出更为良好的抗辐照性能。通过分析三种金属辐照级联过程中不同阶段的缺陷复合率及缺陷存活率,进一步理解其耐辐照损伤能力的差异。相关计算结果为理解不同金属的辐照性能提供数据支撑,作为金属初级辐照损伤数据集,为更大尺度的速率理论和团簇动力学等模拟材料辐照效应提供微观缺陷结构和参数。
   中子辐照 初级辐照损伤 分子动力学 Nickel Iron Tungsten Neutron irradiation Primary radiation damage Molecular dynamics 
核技术
2023, 46(12): 120301
作者单位
摘要
西安理工大学材料科学与工程学院,西安 710048
与传统铁电材料相比,具有准同型相界(MPB)的铁电体具有增强的介电、压电和电光性能。通过传统固相烧结技术获得致密的(1-x)Ba2NaNb5O15-xSr2KNb5O15 (BNN-SKN)钨青铜结构陶瓷二元固溶体系,系统研究了BNN-SKN的结构、介电和铁电性能,探究迄今尚未确定的MPB区域。Ccm2与P4bm共存的MPB在x = 0.7附近,随着SKN含量的增加,所测样品的相变温度及介电常数均在x = 0.7附近取得极值,Tm = 170.1 ℃, eTR= 1 211, em = 3 326,给出了BNN-SKN体系的铁电性能,并讨论了该二元体系铁电性变化的影响因素。
青铜结构 准同型相界 铁电性 介电性能 tungsten bronze structure morphotropic phase boundary ferroelectric properties dielectric properties 
硅酸盐学报
2023, 51(12): 3046
作者单位
摘要
大连理工大学物理学院, 辽宁 大连 116024
激光诱导击穿光谱技术目前已用于国内大科学装置EAST托卡马克壁诊断。 在真空环境下, 如何提升LIBS定量分析准确性是其进一步发展的瓶颈问题之一。 在真空中, 激光诱导等离子体具有高度时空非均匀性, 对等离子体时空演化行为的研究, 理解各个物种的演化规律, 是进一步改进LIBS定量分析准确性的重要内容。 针对托卡马克第一壁和偏滤器的材料相关的不同元素, 该工作在真空环境下利用波长为1 064 nm、 脉宽5 ns、 功率密度6.3 GW·cm-2的脉冲激光对三元合金-碳化钨铜((WC)70Cu30)进行烧蚀产生多组分等离子体, 使用线性阵列光纤实现了对发射光谱的时空分辨测量。 以三种元素C Ⅰ 833.51 nm, C Ⅱ 657.81 nm, Cu Ⅰ 515.32 nm, Cu Ⅱ 512.45 nm, W Ⅰ 429.46 nm, W Ⅱ 434.81 nm六条谱线为研究对象, 研究了激光烧蚀等离子体不同辐射机制的时间尺度以及多组分等离子体在扩张过程中发生的元素“空间分离”现象和“离子加速”现象。 根据连续背景和六条谱线的时间演化规律, 观察到连续辐射主要发生在等离子体膨胀早期80 ns内, 离子谱线在30~300 ns, 原子谱线在100~1 000 ns。 空间分辨实验研究发现, C、 Cu、 W元素对应原子及离子的空间分布均有所不同, 即真空中激光烧蚀多组分等离子体在扩张过程中发生了元素“空间分离”现象。 将六条谱线的峰值位置和时间进行线性拟合, 获得了对应物种的扩张速度, 其速度范围在4.2~34.9 km·s-1。 结果表明, 相对原子质量越小, 对应粒子的速度越快(C Ⅰ>Cu Ⅰ>W Ⅰ, C Ⅱ>Cu Ⅱ>W Ⅱ); 对应元素的离子速度大于其原子速度(C Ⅱ>C Ⅰ, Cu Ⅱ>Cu Ⅰ, W Ⅱ>W Ⅰ)。 利用元素“质量分离效应”和“瞬态鞘层加速”的物理机制, 对激光等离子体元素“空间分离”以及“离子加速”现象进行了讨论和解释。 该研究结果为LIBS理论模型建立提供了重要的实验数据参考, 也为提高真空LIBS定量分析准确性提供了新思路。
激光诱导击穿光谱 碳化 多组分等离子体 时空演化 质量分离效应 离子加速 Laser-induced breakdown spectroscopy Copper tungsten carbide alloy Multicomponent plasma Temporal-spatial evolution Mass separation effect Ion acceleration 
光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1394
周勇 1王琦 2高翔 1高俊腱 3[ ... ]郝明明 3,*
作者单位
摘要
1 广东工业大学 材料与能源学院,广东广州50006
2 北京大学 东莞光电研究院,广东东莞538
3 广东工业大学 信息与工程学院,广东广州510006
为实现高功率的蓝光半导体激光输出,对蓝光巴条的封装技术进行了研究。利用金锡硬焊料封装了高功率氮化镓(GaN)蓝光半导体激光巴条,应用铜钨过渡热沉作为缓冲层抑制了铜热沉和GaN激光芯片之间封装残余应力,采用高精度贴片机将芯片共晶键合在铜钨过渡热沉上。贴片质量的好坏直接影响了器件的输出特性,所以重点分析了贴片机的焊接温度焊接压力、焊接时间对器件的影响。实验结果表明:当贴片机的焊接温度为320 ℃、焊接压力为0.5 N、焊接时间为40 s时,焊料层界面空洞最少,热阻最低为0.565 ℃/W,阈值电流最低为4.9 A,在注入电流30 A时,输出光功率最高为32.21 W,最高光电转换效率达到了23.3%。因此,在优化焊接温度、焊接压力、焊接时间后,利用金锡硬焊料将蓝光半导体激光芯片共晶键合在铜钨过渡热沉的技术方案是实现蓝光半导体激光巴条高功率工作的有效途径。
高功率激光器 半导体激光器 氮化镓 蓝光 巴条 过渡热沉 high-power laser semiconductor laser gallium nitride blue light Ba Tiao copper tungsten transition heat sink 
光学 精密工程
2023, 31(22): 3237
作者单位
摘要
五邑大学应用物理与材料学院,广东 江门 529020
电解质为电致变色器件的变色提供离子,是器件中不可缺少的一部分。然而,目前对电解质层的研究主要集中在复合电解质和极限浓度,少有探究电解质浓度对电致变色性能的影响规律和机理,尤其是循环稳定性。因此,本文系统研究了高氯酸锂(LiClO4)电解质浓度(0.1、0.5、1.0、2.0 mol/L)对氧化钨(WO3)薄膜循环前后电致变色性能的影响,及对其循环稳定性的作用机理。结果表明,当LiClO4浓度为1.0 mol/L时,WO3薄膜表现出最短的着色/褪色时间,初始电荷储存量高达25.2 mC?cm-2,6000圈伏安(CV)循环后,衰退率仅为25.4%,表现出最佳的循环稳定性。该研究详细介绍了电解质浓度对WO3薄膜电致变色性能及其循环稳定性的影响规律及作用机理,对WO3基电致变色器件的设计和制备具有重要的指导意义。
电致变色性能 氧化 电解质浓度 循环稳定性 
光学学报
2023, 43(23): 2331003
作者单位
摘要
1 三峡大学电气与新能源学院,湖北省微电网创新协同中心,湖北 宜昌 443002
2 三峡大学材料与化工学院,湖北 宜昌 443002
水系锌离子电池由于其优异的安全性、地壳丰度、成本低廉及绿色环保等优势被认为是一种有前景的储能设备,但设计出一种高比容量、长循环寿命及优异倍率性能的水系锌离子电池正极材料依然面临诸多挑战。本文提出了一种重金属钨掺杂改性的V2O5纳米片球水系锌离子电池正极材料。钨掺杂提高了V2O5的晶面间距和离子迁移速率,且W-O键的形成明显改善了V2O5在循环过程中因结构破坏,较低的本征电导率等问题导致的容量衰减情况。W掺杂的V2O5在0.1 A/g电流密度下循环100圈后比容量为195 mA·h/g,在1 A/g大电流密度下循环1 000圈后比容量为243 mA·h/g。此工作为今后设计出高性能水系锌离子电池正极材料提供了一种简易、高效、可行的方案。
正极材料 锌离子电池 掺杂五氧化二钒 cathode material zinc ion battery tungsten doped vanadiumpentoxide 
硅酸盐学报
2023, 51(7): 1697
殷博 1,2薛常喜 1,2李闯 1,2
作者单位
摘要
1 长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学 先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室,吉林 长春 130022
碳化钨合金因其具有高硬度、高耐磨性和高化学稳定性等优点,成为精密玻璃模压模具材料的首选。为了提高碳化钨合金模芯超精密磨削加工的表面质量,基于WC-6%Co碳化钨合金的物理特性,利用Abaqus建立磨削工艺仿真模型,分析了磨削深度、进给速度、砂轮转速及工件转速对WC-6%Co碳化钨合金磨削加工后表面粗糙度的影响规律,并讨论了磨削碳化钨合金的合理工艺参数范围。采用Taguchi法开展优化实验研究,确定出磨削碳化钨合金的最优工艺方案,在该方案指导下,完成了碳化钨合金的非球面模芯超精密磨削实验。最终得到的碳化钨合金模芯的表面粗糙度平均值为3.379 nm,验证了优化方案的有效性。
超精密磨削 表面粗糙度 工艺优化 有限元仿真 碳化合金 ultra-precision grinding surface roughness process optimization finite element simulation tungsten carbide alloy 
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220898

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