1 重庆大学机械与运载工程学院，重庆 400044
2 重庆大学金属增材制造（3D打印）重点实验室，重庆 400044
3 中浙高铁轴承有限公司，浙江 衢州 324000
4 浙江省高速列车传动系统运行研究重点实验室，浙江 衢州 324000
激光能量场表面热处理是提升金属零件表面性能、延长其使用寿命的重要技术手段之一。近30年来，国内外对该技术展开了大量研究。相较于传统的表面热处理技术，激光能量场表面热处理具有更加高效、精准和清洁的优势。本文首先探讨了激光能量场表面热处理技术的优劣以及模拟过程中温度、流体和相场的多物理场方程，接着综述了激光表面淬火、激光重熔、激光表面合金化、激光熔覆和激光冲击喷丸等5种典型激光能量场表面热处理技术的研究现状，然后根据工程应用需求对改善零件表面耐磨性、耐蚀性和残余应力的研究结果进行了总结，最后展望了激光能量场表面热处理未来潜在的研究方向。
激光技术 激光能量场表面热处理 耐磨性 耐蚀性 残余应力
太原科技大学 应用科学学院， 山西 太原 030024
全无机卤化铅铯钙钛矿纳米晶CsPbX3（X=Cl，Br，I）因具有独特的光电特性，近年来在固体照明及显示、太阳能电池、阻变存储器等领域成为研究的热门之选。Mn2+是一种比Pb2+半径小的过渡金属离子，利用Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶能够实现波长位于600 nm左右可见光区域的橘黄色发射，且能够部分替代钙钛矿纳米晶中的Pb2+，降低钙钛矿纳米晶的毒性。然而，Mn2+掺杂的卤化物钙钛矿纳米晶仍易受环境中水分子等的侵蚀而导致其荧光特性严重退化。本文采用一种利用四甲氧基硅烷（Tetramethoxysilane，TMOS）和聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethyl methacrylate，PMMA）对Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶进行双壳层的包覆方法，并分析了双壳层包覆法对钙钛矿纳米晶稳定性提升的机理。此外，还对比了双壳层包覆的Mn2+掺杂CsPbCl3钙钛矿纳米晶在甲苯和二氯甲烷（Dichloromethane，DCM）溶剂下的发光特性，它们呈现的橘黄色荧光发射强度并未明显下降，且荧光量子产率（Photoluminescence quantum yield，PLQY）能够保持在25%左右。并以此为基础制备了相应的荧光纳米晶粉末，将其运用于潜指纹辨识上，可长期有效地检测潜指纹信息。
Mn2+掺杂 卤化物钙钛矿纳米晶 双壳层包覆 荧光粉末 潜指纹辨识 Mn2+-doped halide perovskite nanocrystals double-layer coating luminescence powder latent fingerprints identification
1 上海航天设备制造总厂有限公司, 上海 200245
2 东南大学, 江苏 南京 210096
3 上海复杂金属构件增材制造工程技术研究中心, 上海 200245
4 上海公共交通卡股份有限公司, 上海 200002
5 洋
铝合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好等特点, 很好地满足航天飞行器轻量化需求。激光选区熔化技术(SLM)成形的铝合金零件综合性能良好, 在航天领域应用广泛, 但存在成形过程中缺陷不好控制、成形件表面质量较差、后处理工序烦琐等问题。为此, 选取AlSi10Mg铝合金, 针对SLM成形AlSi10Mg铝合金缺陷消除进行实体工艺优化研究, 获得缺陷最少的优化工艺参数, 并进一步研究表面粗糙度优化方法。结果表明, 通过优化工艺参数(主要包括扫描功率、扫描速度、扫描间距), 可以获得较低的孔隙率(9.2%)和较优的内部成形质量; 成形件表面质量主要影响因素有表皮扫描功率、扫描速度、扫描间距等, 适当提高扫描功率可以获得较好的表面质量。
激光选区熔化 铝合金 工艺参数 成形缺陷 表面粗糙度 laser selective melting aluminium alloy process parameter forming defect surface roughness
太原科技大学 应用科学学院，山西省光场调控与融合应用技术创新中心，山西 太原 030024
元素掺杂对调节碳点多色发光有着至关重要的作用。然而，目前碳点的可调荧光发射在固态下难以实现，这是因为会发生严重的聚集诱导猝灭（AIQ）现象以及存在制备工艺繁琐等问题。本文报道了一种以间苯三酚为碳源、硼酸为硼元素掺杂剂、尿素为氮元素掺杂剂，采用固相法，微波一步直接制备的氮硼共掺杂固态荧光碳点。随着氮和硼元素含量的变化，所得固态碳点的发光颜色经历黄色、绿色到蓝色的变化。表征分析发现氮和硼元素的掺杂在碳点表面形成了不同的结构和表面官能团，随着氮和硼元素掺杂含量的提高，其中石墨氮、N—C以及B—O/B—N 基团的协同作用导致了碳点发光颜色蓝移，且荧光发光效率增强。此外，鉴于这些固体碳点材料呈现出优异的多色发光性能，选择发光性能最佳的黄色、绿色和蓝色固态荧光碳点作为固态荧光粉末，制备得到了白光发光二极管（WLED）器件。这些器件均具有优良的色度指标，暖白光区发光和个别器件节能高效的工作特性表明这些发光材料在照明领域具有潜在应用前景。
固态碳点 氮硼共掺杂 发光调控 发光二极管 solid-state CDots N and B co-doping luminescence regulation LED
1 哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室, 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学分析与测试中心, 哈尔滨 150001
3 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室, 哈尔滨 150001
4 哈尔滨工业大学郑州研究院, 郑州 450000
集成电路行业器件尺寸不断缩小, 表面更复杂, 对镀膜提出了更高的要求, 而原子层沉积因其保形性和自限制生长的优势而获得了广泛的关注和研究。本文在简要介绍一些常用的镀膜方式基础上, 对原子层沉积原理及自限制生长进行了重点介绍。以氧化铟为代表, 通过对比分析说明原子层沉积制备薄膜在形貌、成分等方面的优越性, 对不同方式制备的常见透明导电薄膜的光电性能进行了总结。详细讨论了原子层沉积的应用范围, 包括在大尺寸基底, 如大平面和大曲率基底上可以制备高质量薄膜, 在小尺寸基底, 如粉体、沟槽、微纳结构上仍然有着超高的保形性。最后对原子层沉积制备薄膜的优势进行了总结, 对其独特的发展潜力进行了展望。
原子层沉积 透明导电薄膜 镀膜方式 形貌 成分 光电性能 atomic layer deposition transparent conductive film coating method morphology composition optoelectronic property
1 常州大学材料科学与工程学院, 常州 213164
2 常州大学石油化工学院, 常州 213164
3 香港理工大学电气工程系, 香港 999077
采用两步预烧工艺制备Pb0.962 5La0.025(Mg1/3Nb2/3)1-zTizO3(z=0.28、0.29、0.30、0.31)陶瓷, 其准同型相界(MPB)的化学组成位于PbTiO3含量为0.29 mol和0.30 mol附近。选取准同型相界两侧的化学组成, 制备四方晶相Pb(Mg1/3Nb2/3)0.66Ti0.34O3和三方晶相Pb1-1.5xLax(Mg1/3Nb2/3)1-yTiyO3(x=0.083 3~0.041 7, y=0.206 7~0.273 3)陶瓷粉体。将两种晶相粉体按照设计比例(三方晶相摩尔分数w=0.3、0.4、0.5、0.6)混合, 干压成型, 烧结成化学组成相同、晶相占比不同的Pb0.962 5La0.025(Mg1/3Nb2/3)0.70Ti0.30O3陶瓷。研究了晶相组成对陶瓷压电性能、介电性能、铁电性能的影响。结果表明, 高温烧结后, 陶瓷中的三方晶相和四方晶相占比与配料比基本一致。当w=0.5时, 1 250 ℃烧结陶瓷中三方晶相与四方晶相含量占比分别为0.47、0.53, 晶粒平均尺寸为（5.24±0.23） μm, 相对密度为96.76%。陶瓷的压电应变常数d33、径向机电转换系数kp、厚度机电转换系数kt、相对介电常数εr、剩余极化强度Pr和场致应变系数S(1 Hz、3.5 kV/mm)分别为1 014 pC/N、0.67、0.64、10 955、24 μC/cm2和0.21%。该方法可人为调控化学组成位于准同型相界的陶瓷的晶相占比。
PLMN-PT陶瓷 压电陶瓷 镧掺杂 准同型相界 压电性能 介电性能 铁电性能 PLMN-PT ceramics piezoelectric ceramics lanthanum doping morphotropic phase boundary piezoelectric property dielectric property ferroelectric property
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室，甘肃 兰州 730000
3 西安交通大学电子科学与工程学院，陕西 西安 710049
从提高表面增强拉曼光谱（SERS）基底的增强效果出发，设计了光栅/纳米颗粒复合结构，通过有限差分时域法（FDTD）对复合结构的消光特性和光场分布进行了仿真，并对光栅的传播表面等离子体（PSP）和纳米颗粒的局域表面等离子体共振（LSPR）之间的耦合效应进行了讨论。在两种不同分布密度的金纳米颗粒阵列（间隙分别为2 nm和6 nm）的LSPR共振波长已知的前提下，基于LSPR和PSP之间的共振波长匹配原则，并令光栅衍射光PSP波矢和LSPR波矢在x轴方向上的分量一致，设计了两种周期的金光栅与相应的金纳米颗粒阵列分别匹配。光栅被入射平面波激发后产生的PSP又激发了纳米颗粒的LSPR，FDTD仿真表明，在633 nm激发下，光栅/颗粒复合基底上颗粒间隙处最大电场强度的平方比相应颗粒阵列提高一个数量级。同时，与平面波直接激发LSPR不同，通过PSP激发的LSPR复合结构中颗粒周围的电场强度在得到提升的同时，热点区域的分布更加广泛，从而可使得更多的被探测分子处于高增强区域中，这对于提高滴加于此基底上的被探测分子的整体SERS信号强度非常有利。
衍射 表面增强拉曼光谱基底 有限差分时域法 光栅 纳米颗粒 光学学报
2022, 42(14): 1405002
1 保罗谢尔研究所大气化学实验室, 瑞士 菲利根 5232
2 中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室, 北京 100190
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 山东大学环境研究院, 山东 青岛 266237
芳香化合物是二次有机气溶胶 (SOA) 的一类重要前体物, 其在大气中的氧化可以生成具有光吸收特性的棕色碳。因此, 理解芳香化合物所生成 SOA 的光散射、光吸收、反照率等光学性质对于定量研究其对空气质量、能见度和气候变化的影响具有重要意义。系统总结了实验室研究中单环芳香烃、含氧芳香化合物、多环芳香烃三类典型芳香化合物所生成 SOA 的光学性质, 分析对比了文献关于光散射和光吸收参数的异同, 归纳了多种环境因素对 SOA 光学性质的影响, 并展望了该方向未来的重点研究领域。
芳香化合物 二次有机气溶胶 棕色碳 光散射 光吸收 aromatic compounds secondary organic aerosol brown carbon light scattering light absorption
1 中国科学院化学研究所北京分子科学国家研究中心, 分子动态与稳态结构国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
二次有机气溶胶 (SOA) 对大气能见度、辐射平衡、气候变化具有重要影响, 系统地研究不同环境因素对 SOA 光学性质的影响是大气科学研究的前沿性方向。外场观测是认知 SOA 光学性质的重要途径, 近年来新的观测仪器和模型的发展使得对 SOA 光学性质的认识更加深入。而实验室研究通过控制特定变量模拟不同条件下 SOA 的生成过程, 从机制上加深了对 SOA 光学特性的认知。综述重点关注了近年来有关经气相氧化、多相过程等途径生成的 SOA 的光学特性研究, 并分析了老化过程对 SOA 光学特性的影响, 以及外场和实验室结果的对比和联系。
二次有机气溶胶 光学特性 气相氧化 多相反应 老化过程 secondary organic aerosols optical properties gas-phase oxidation heterogeneous reaction aging
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中科卫星应用德清研究院浙江省微波目标特性测量与遥感重点实验室，浙江 湖州 313200
利用微波特性测量与仿真成像科学实验平台，测量芦苇和茭白在2~17 GHz频率范围内的雷达散射截面积（RCS），分析其在连续频率下的散射特性和极化特性，探讨芦苇和茭白遥感探测的最优模式。结果表明：Ku波段，芦苇和茭白的RCS值最大、X波段次之、C波段最小；不同波段上同极化RCS值远大于交叉极化，当入射角为35°时，无论是芦苇还是茭白，他们在低频部分同极化与交叉极化的RCS差异明显；当入射角为55°时芦苇在高频部分而茭白在整个测量频段，其水平发射水平接收（HH）和垂直发射垂直接收（VV）极化的RCS值差异明显。通过对比分析二者的RCS值特征发现，当入射角为25°时，在7.8~17 GHz波段，利用VV极化和VH极化基本可以区分芦苇和茭白，当入射角为55°时，在7~17 GHz波段，通过分析HH极化和VV极化可以明显区分二者。本研究丰富了湿地地物散射波谱库，并对后续芦苇和茭白的监测具有重要指示意义。
遥感 散射 极化 全要素 芦苇 茭白 激光与光电子学进展
2022, 59(2): 0228001
