纳米尺度上的表面电子动力学 马薇焦扬丁子敬孟胜
揭示物质结构、物质间相互作用及其运动规律是物理学永恒的主题。经过百多年来的努力，人们已明确了常见物质的基本结构：普通物质是由分子、离子、原子等组成。而作为基本单元的原子又是由电子和原子核两部分结合而成；欲了解物质结构和运动规律就不得不深入地认识原子核周围的电子分布和电子运动形式。原子的运动在相当程度上也是由它们的电子结构和运动规律所决定和驱动的。所以，电子动力学的研究对于理解基本物质组成和动力学规律、探索新奇的物理现象、发展新材料有着举足轻重的影响。
电子动力学的过程具有超快的时间尺度和超小的空间尺度的特点。通常人们使用玻恩-奥本海默近似描述原子体系的运动规律。这一近似由德国科学家玻恩和他的学生奥本海默于1927年共同提出：他们认为由于原子核的质量一般比电子质量大很多，约大3～4个数量级，在相同的相互作用力下，原子核的速度要比电子的小很多，所以当原子核的分布发生微小变化时，电子能够迅速调整其运动状态以适应新的库仑场，而核对电子的轨道变化却不敏感。所以体系中的电子永远处于由原子构型所决定的基态势能面上，也就是说原子的运动形式唯一决定了电子的运动。在玻恩-奥本海默近似下，求解薛定谔方程时，各粒子相互作用中的势能项中原子核的坐标可视为常数，分子波函数就可以分解成电子波函数和原子核波函数两部分。研究体系中原子核与电子运动的问题，就变为电子在固定的原子核电场中的运动问题。并且电子是质量、电荷、自旋等特征完全相同的粒子，对于分子结构的研究就由原来的多粒子体系简化为N个全同粒子体系的研究，大大简化了多粒子体系的复杂度。然而，在一些情况下，例如一些超快过程和涉及电子激发态的过程，玻恩-奥本海默近似不再适用。电子的动力学不再唯一决定于该时刻的原子核构型，而还与电子体系本身的演化历史、电子和原子核耦合相关。无论是从理论上还是实验上，对于电子动力学性质的精确描述和解释遇到了极大的挑战。
为了研究的方便，加上很多重要应用中电子动力学都在表面上进行，人们关注表面电子动力学。表面电子动力学是电子动力学在凝聚态表面体系的具体体现，是电子动力学的一个重要分支，主要研究分子和纳米体系与固体表面间的相互作用时的电子运动规律。它在各种实际应用如催化、生物传感器、纳米电子学以及太阳能电池等，发挥着重要的作用。然而，由于表面体系的复杂性，即使对于一些最简单的体系比如水分子和表面的作用，至今也没有基于量子力学描述的全面理解。近几年，大量的科研工作致力于研究分子水平上的界面微观结构，和其中电子间的相互作用，以及界面上的动力学行为，特别是界面处电子的超快、实时动力学。在表面科学领域，该方向上的研究蓬勃兴起、进展迅速。
本文主要从三个方面：能源转化中的电子动力学，利用表面电子动力学实现光学逻辑器件和表面电子动力学的超快测量出发，初步了解和认识表面上电子相互作用的动力学过程。
一、能源转化过程中的表面电子动力学
表面电子动力学有着丰富的研究内容和应用前景，一个重要的例子就是它在能源转化光电器件中的应用。下面，我们首先以染料敏化太阳能电池（dye-sensitized solar cell, DSSC）为例，介绍表面电子动力学的研究进展。
进入21世纪，随着不可再生资源的逐渐耗竭，人类对于规模化可扩展的新能源需求越来越迫切。传统的硅太阳能电池虽然拥有很高的能量转换率，但是成本太高，不适用于大规模生产。自瑞士科学家格兰泽尔（Gr?tzel）教授于1991年提出染料敏化太阳能电池的概念之后，它越来越受到人们的关注。染料敏化太阳能电池是一种廉价的薄膜太阳能电池，它是基于光敏电极（由吸收可见光的分子和透明但便宜的半导体，通常是TiO2组成）和电解质，将光能转化为电能的电化学装置。相对于传统高纯度、高成本的硅基太阳能电池，其制作材料价格低廉，制作工艺简单，并且柔韧性好，可被制成软片，
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机械强度大，更有发展前景。这种装置的基本原理如图1：纳米晶体TiO2多孔薄膜作电子传输介质和衬底，将有机染料分子（敏化剂，可吸收光，类似于绿叶中的叶绿素）吸附在TiO2上，使其受光激发后产生电子和空穴，光激发电子从染料分子的激发态注入到TiO2的导带，然后扩散到导电基底后流入外电路；另一方面，电解质作为空穴传输介质将空穴传输到对电极上，形成回路。
图1 DSSC的基本原理
在DSSC中，光生电子和光生空穴的动力学过程如图2所示：染料分子吸收光，产生电子-空穴对，电子从染料分子的基态跃迁到激发态上。由于分子激发态和TiO2的导带间的强电耦合作用，激发态上的部分电子注入到TiO2的导带（过程①）。目前实验上观测到这个过程的时间尺度是从真空条件下最快的3飞秒（1飞秒=10－15 秒）到器件中可能达到的100皮秒（1皮秒=10－12 秒）。另外一部分电子则以热耗散的形式弛豫到分子基态上（过程⑤），其时间尺
图2 电子动力学过程
度为皮秒到纳秒（1纳秒=10－9 秒）量级。注入到TiO2导带上的电子，一部分被传输到导电基底（时间为微秒（1微秒=10－6 秒）到毫秒（1毫秒=10－3秒）量级），另一部分则同染料分子基态上的空穴（过程③，微秒量级）或者电解质中的空穴发生复合（过程④，毫秒量级），造成能量损失。另一方面，失去电子的染料分子被电解质溶液中的还原剂还原（纳秒量级），电解质作为空穴传输介质将空穴传输到对电极上（过程②），构成一个循环。在这个动力学过程中，光激发产生的电子从染料分子激发态注入到TiO2导带上，然后再传输到导电基底上，这两个过程对于光能转换为电能是有效的。若电子没有及时地注入到TiO2上，则这部分热电子很可能以热耗散形式或者与周围的空穴发生复合的方式而将所吸收的光能损失掉。同样，若处在TiO2导带上的电子没有及时传输出去，也很有可能与染料分子基态的空穴或者电解质中的空穴发生复合而将吸收的光能损失掉。所以，电子的注入和传输过程的快慢直接影响着光电能量转换效率(即太阳能电池输出的电能与所吸收的光能的比值)，而电子的热弛豫以及电子空穴的复合则阻碍转换效率的提高。为了减少复合，必须保证光激发产生电子和空穴后，电子和空穴能够迅速分离并且有效快速地注入和传输。图3描述了用量子力学计算得到的花青素/TiO2界面处的超快电子空穴分离过程：在t = 0时，光激发产生电子和空穴，约100 fs后激发态的电子注入到TiO2导带上，同时空穴仍稳定的局域在染料分子中。这说明，电子和空穴在发生复合前，已经被有效的分离。
图3 分子和TiO2界面处的载流子动力学虚线是按指数衰减动力学过程拟合的结果。左边和右边的
图分别表示，光激发（t= 0）和电子空穴分离（t = 112 fs）时的电荷密度分布图（等值面取为0.004e/?3）
近年来，用量子点取代有机染料分子作为光敏化剂受到越来越多人的关注。量子点是由数十个原
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子构成的准零维纳米材料，其内部电子在空间三个维度的运动都受到限制，使其光电特性介于具有连续特性的块体半导体材料和分立特性的分子之间，呈现量子行为，所以被称为量子点。传统的有机分子染料，长时间受光照射容易分解，用无机的量子点作为光敏化剂，光稳定性更好，并且大小不同的量子点吸收不同能量的光波，利用其尺寸效应可使得光吸收区域覆盖整个太阳光谱。量子点和半导体接触界面处的电子动力学更为丰富、有趣，甚至可以利用量子力学效应突破传统的能量转化效率极限。早在1961年，肖克利（Shockley）和奎塞尔（Queisser）考虑了细致平衡和单阈值吸收后，计算得出太阳能的热力学转化效率最高为31%，即著名的Shockley-Queisser（SQ）极限。造成SQ极限的一个主要原因是，吸收的光子能量超过带隙的部分通过电声子散射和发射声子的形式，最终以热的方式损失掉。提高SQ极限的一个方法就是利用热电子传输，即在电子热弛豫到导带底之前就将其传输出去。另外一个方法就是多激子的产生，即一个光子激发出多个电子-空穴对。由于被激发的电子和空穴之间存在着相互吸引的库仑作用，电子和空穴被束缚形成粒子对，所以电子-空穴对又被称为“激子”。
图4 不同温度下泵浦诱导的二次谐波信号（second hamonic generation, SHG）增强随时间的衰变。图下部分所示为电子和空穴在PbSe-TiO2界面上的分离产生界面电场。这种界面电场激发二次谐波响应，SHG信号强度可以反映电子的分离和注入过程。图中尖锐的信号峰对应于电子从PbSe到TiO2注入的过程；
随后缓慢的衰减信号对应于热电子弛豫过程
2010年威廉（William）等人将PbSe量子点胶体吸附在TiO2薄膜上，并对其表面进行化学钝化处理，减缓其热电子弛豫，并使界面电子注入加速。通过时间分辨的光二次谐波产生方法，在实验上首次观测到热电子传输。图4显示光激发PbSe量子点产生电子后，处于高激发态的电子被迅速地注入到TiO2薄膜上（<50 fs），证实确实发生了热电子传输。
同年，贾斯汀（Justin）等人采用PbS量子点吸附于TiO2单晶的光电化学体系，通过强电子耦合，在产生适当的PbS量子点和TiO2能级排列的情况下，加速电子从激发态到TiO2单晶导带上的注入，减少复合，从实验上证实了可以用单个光子产生多个激子并收集起来。图5显示当入射光子的能量E hv 超过 2.5倍的量子点带隙E g时有多个光电子（100%～200%）被收集，证明有多激子产生。然而，到目前为止，采用量子点为敏化剂的敏化太阳能电池在转化效率和稳定性方面都不如传统的DSSC。而理论上，量子点与TiO2表面的相互作用机制和细节（如量子点的吸附构型，电子和空穴的分离、注入和传输过程等）仍然不清楚。
图5 光量子化产率与入射光子能量的关系横坐标表示入射光子的能量E hv与量子点带隙E g的比值，
纵坐标表示光量子产率，即吸收一个光子产生的激子数
二、表面电子动力学实现光学逻辑计算
除了在太阳能电池中的丰富应用，过去的十年中，金属纳米体系里电子运动和光子运动耦合形成的表面等离激元成为纳米研究的核心之一。表面等离激元，即在金属表面存在的自由振动的电子与光
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子相互作用产生的沿着金属表面传播的电子疏密波，是一种能够自持的电子集体激发模式，而且这一集体激发是由于金属中价电子的长程库仑相互作用所引起的。其独特的特性使得其在电化学，单分子探测，生物治疗，表面催化，传感和新型光源等领域获得广泛的应用。
一个有趣的应用例子就是利用纳米尺度上等离激元激发实现光学逻辑计算。如今的电脑都是利用电子在晶体管上的流入和流出实现逻辑计算，然而，由于以半导体为基础的电子器件本身存在互联延迟和大量的热产生，导致计算效率有限。光子凭借更高的信息传载量以及低热负荷特征，可以取代电子应用于未来的逻辑计算，提高计算效率。然而，光衍射极限导致光逻辑元件尺寸无法达到电子元件那么小，限制了光子元件的发展。表面等离子体，能够突破衍射极限，并且具有很强的局域场增强特点，可以实现纳米尺度的光信息传输与处理，从而解决光子元件的尺寸问题。2011年，中科院物理所的徐红星等人利用一个有四个端点的银纳米线，将激光打在不同的输入端，激发等离振荡，通过调节入射激光的强度、相位以及极化，产生不同的多波束等离子体干涉模式，实现了或门、非门以及或非门逻辑元件。图6所示的就是不同极化的入射光激发的等离振荡荧光谱成像，反映了在金属纳米线上传播
图 6 等离激元振荡荧光成像
(a) 是银纳米线（直径约为300纳米）的宽场荧光图像；(b)、(c)显示纳米线不同输入端的光场输入导致的等离振荡模式；(d)显示在两个输入端同时输入光信号时产生的等离振荡。(b)、(e)展示不同极化方向（白色箭头所示，极化角θ分别为40o和130o）的光输入会导致不同的等离振荡分布。(b)～(d)即展示了类似
于“或”门的逻辑操作
的等离激元的近场电磁场分布。图6（a）所示是用宽场照射的纳米线荧光谱成像，白色虚线显示纳米线的各枝端。图6（b）～（e）中，白色箭头表示入射光场的极化方向。分别在纳米线的不同枝端输入端加上光场，并且调节光场的极化方向，通过等离子振荡，可以在金属纳米线的末端得到不同的等离子体干涉模式，实现或门、非门以及或非门逻辑计算。比如图6（b）～（d）展示：如果把四端纳米线器件的左边两端当作两个输入端，光在一端照射即在该输入端产生等离激元振荡，对应于数值1（而没有照射的一端，亦没有等离信号，即为0值）；若把最右枝端交接处当作输出端，有传输到此的等离振荡即对应于输出信号为1，那么无论哪个输入端有光照射，即输入1（图6（b）、（c）），或者两端均输入1（图6（d）），在最右端均观察到等离信号输出，对应于输出为1。这就构成了一个“或”逻辑门操作。改变光极化，等离振荡呈现不同的传输模式，特别是在右端交接处（图6（e）），可能对应于别的逻辑门操作。
三、表面电子动力学的超快测量
由于在纳米尺度，表面上的分子特别是电子的动力学过程极快（飞秒到纳秒量级），所以迫切需要开发新的方法来精确地探测纳米结构的瞬态电子或空穴等载流子动力学。2010年，日本的康彦（Yasuhiko）等人利用脉冲激光扫描隧道显微镜，基于脉冲选择技术，使用一种新的时间延迟调制方法，实现了对实空间中的超快载流子动力学过程的
图7 Co/GaAs界面处的空穴捕获实空间成像
（a）Co纳米颗粒在GaAs（110）面上的STM扫描图。（b）Co/GaAs （110）体系的时间分辨二维实空间成像。其中不同深浅颜色对应不同的空穴传输速率。不同部位空穴传输速率不同。（c）（a）图和（b）图的叠加。可以看出，在Co纳米颗粒周围空穴传输得很快。（d）空穴捕获速率与半导体颗粒尺寸的关系。横坐标是Co纳米颗粒横截面积，纵坐标是空穴捕获时间
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实验测量。他们将两个同步激光器发出的光脉冲，利用脉冲选择器和同轴对齐，产生时间延迟为t d 的对脉冲序列。由于延迟时间t d 的大小将直接影响样品激发态的衰减寿命以及隧穿电流，通过调节t d ，测量表面上每一个位置的隧穿电流衰减时间特征，就可以实现对超快载流子动力学过程的实空间成像。他们用这种新的方法，成功实现对Co/GaAs （110）界面处空穴捕获速率的实空间成像（图7），并分析了纳米颗粒尺寸对于空穴捕获速率的影响。
四、结束语
表面电子动力学过程丰富、有趣，在许多现代技术应用中起着关键作用。了解微观尺度的表面电子动力学，对于新技术的开发和新材料的研究有着
举足轻重的影响。然而，表面上电子的动力学过程具有超小的空间尺度和超快的时间尺度等特点，激发态上的电子动力学又常常取决于电子运动和离子运动的耦合，玻恩-奥本海默近似不再适用，这些都导致描述和观测电子动力学性质非常困难，理论和实验都需要进一步的发展。目前，虽然对表面上电子相互作用及其动力学过程有了一些初步的了解和应用，但是仍然有诸多问题悬而未决。我们期望进一步的工作能够帮助我们更加深入地理解纳米尺度上的表面电子动力学，从而更好地应用于实际生活中。
（中国科学院物理研究所表面物理国家重点实验室 100190）
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新生恒星的紫外辐射
有时，太阳会妨碍我们了解
其他恒星的诞生过程，特别是天文学家想要观测银河系的恒星形成区域，这里放射出名为赖曼α的紫外辐射，因为他们认为这是恒星托儿所必备的关键条件。赖曼α由氢原子发出，波长为121.6纳米，但是太阳光照射着从上部涌入太阳系的气体，使观测效果非常模糊。幸运的是，美国宇航局于1977年发射了一对旅行者号探测器（图中标示了其路线），现在它们已双双离开太阳的势力范围：旅行者1号在11月中旬距太阳已是日地距离的118.9倍，
旅行者2号则为96.9倍，这是冥王星到太阳距离的2倍多。
天文学家在《科学》杂志上发表了文章，报道了旅行者号探测器侦测到银河系内部恒星形成区域的赖曼α辐射。因为已知附近恒星托儿所的特征，这些数据将有助于天文学家了解恒星正在形成的遥远星系的情况。因为不断膨胀的宇宙红移使辐射波长更长，以致太阳光不再影响观测，所以赖曼α辐射更易被探测。
（高凌云编译自2011年12月1日www. https://www.doczj.com/doc/588073393.html, ）
纳米技术在高分子材料改性中的应用 （南通大学化学化工学院高分子材料与工程132 朱梦成1308052064 ） [摘要] 纳米材料及其技术是随着科技发展而形成的新型应用技术。纳米材料的研究是从金属粉末、陶瓷等领域开始的,现已在微电子、冶金、化工、电子、国防、核技术、航天、医学和生物工程等领域得到广泛的应用。近年来将纳米材料分散于聚合物中以提高高分子材料性能的研究也日益活跃,并取得了许多可观的成果。 [关键词] 纳米技术；高分子材料；改性；应用 1纳米粒子的特性及其对纳米复合材料的性能影响 1.1纳米粒子的特性 纳米粒子按成分分可以是金属,也可以是非金属,包括无机物和有机高分子等;按相结构分可以是单相,也可以是多相;根据原子排列的对称性和有序程度,有晶态、非晶态、准晶态。由于颗粒尺寸进入纳米量级后,其结构与常规材料相比发生了很大的变化,使其在催化、光电、磁性、热、力学等方面表现出许多奇异的物理和化学性能,具有许多重要的应用价值。 1.1.1表面与界面效应 纳米微粒比表面积大,位于表面的原子占相当大的比例,表面能高。由于表面原子缺少邻近配位的原子和具有高的表面能,使得表面原子具有很大的化学活性,从而使纳米粒子表现出强烈的表面效应。利用纳米材料的这种特点,能与某些大分子发生键合作用,提高分子间的键合力,从而使添加纳米材料的复合材料的强度、韧性大幅度提高。 1.1.2小尺寸效应 当超细微粒的尺寸与传导电子的德布罗意波长相当或更小时,晶体周期性的边界条件将被破坏,导致其磁性、光吸收、热、化学活性、催化性及熔点等发生变化。如银的熔点为900℃,而纳米银粉的熔点仅为100℃(一般纳米材料的熔点为其原来块体材料的30%~50%)。应用于高分子材料改性,利用纳米材料的高流动性和小尺寸效应,可使纳米复合材料的延展性提高,摩擦系数减小,材料表面光洁度
纳米技术发展史 【摘要】纳米技术是21世纪科技发展的制高点，是新工业革命的主导技术，它将引起一场各个领域生产方式的变革，也将改变未来人们的生活方式和工作方式，使得我们有必要认识一下纳米技术的发展史。纳米技术的发展史是一个很长的过程，同时也是一个广泛应用的过程。 【关键词】发展纳米技术纳米材料 纳米技术基本概念 纳米技术是以纳米科学为基础，研究结构尺度在0.1～100nm范围内材料的性质及其应用，制造新材料、新器件、研究新工艺的方法和手 段。纳米技术以物理、化学的微观研究理论为 基础，以当代精密仪器和先进的分析技术为手 段，是现代科学(混沌物理、量子力学、介观物 理、分子生物学)和现代技术(计算机技术、微电子和扫描隧道显微镜技术、核分析技术)相结合的产物。在纳米领域，各传统学科之间的界限变得模糊，各学科高度交叉和融合。 纳米技术包含下列四个主要方面： 1、纳米材料：当物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。
过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于 自然界，只是以前没有认识到这个尺度 范围的性能。第一个真正认识到它的性 能并引用纳米概念的是日本科学家，他 们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料。2、纳米动力学，主要是微机械和微电机，或总称为微型电动机械系统,用于有传动机械的微型传感器和执行器、光纤通讯系统，特种电子设备、医疗和诊断仪器等.用的是一种类似于集成电器设计和制造的新工艺。特点是部件很小，刻蚀的深度往往要求数十至数百微米，而宽度误差很小。这种工艺还可用于制作三相电动机，用于超快速离心机或陀螺仪等。在研究方面还要相应地检测准原子尺度的微变形和微摩擦等。虽然它们目前尚未真正进入纳米尺度，但有很大的潜在科学价值和经济价值。3、纳米生物学和纳米药物学，如在云母表面用纳米微粒度的胶体金固定dna的粒子，在二氧化硅表面的叉指形电极做生物分子间互作用的试验，磷脂和脂肪酸双层平面生物膜，dna的精细结构等。有了纳米技术，还可用自组装方法在细胞内放入零件或组件使构成新的材料。新的药物，
电子电路综合实验 总结报告 题目：红外遥控器信号接收和显示的 设计实现 班级：20100412 学号：2010041227 姓名：涂前 日期：2013.04.17 成绩：
摘要： 我国经济的高速发展,给电子技术的发展，带来了新的契机.其中,红外遥控器越来越多的应用到电器设备中，但各种型号遥控器的大量使用带来的遥控器大批量多品种的生产，使得检测成为难题，因此智能的红外遥控器检测装置成为一种迫切的需要。在该红外遥控器信号的接收和显示电路以单片机和一体化红外接收器为核心技术，但是,分立元件搭建的电路也可以实现,具体74HC123单稳态触发器、74HC595、STC89C51单片机红外接收器HS0038组成。在本系统的设计中，利用红外接收器接收遥控器发出的控制信号，并通过单稳态触发器、移位寄存器等将接收信号存储、处理、比较，并将数据处理送至数码管显示模块。总之，通过对电路的设计和实际调试，可以实现红外遥控器信号的接收与显示功能。根据比较接收信号的不同，在数码管显示电路及流水灯电路上显示相应的按键数字. 关键词：74HC123单稳态触发器、74HC595、单片机、红外接收器HS0038
设计选题及设计任务要求 1设计选题 基于单片机的红外遥控器信号接收和转发的设计实现. 2设计任务要求 ⑴结合数字分立元件电路和红外接收接口电路共同设计的一个红外遥控信号接收系统，用普通电视机遥控器控制该系统，使用数码管显示信号的接收结果。 ⑵当遥控器按下任意数值键时，在数码管上显示其值。例如按下“0”时，在数码管上应显示“00”。
目录 第一章系统概述 1.1 方案对比及论证 1.2 总体方案对比 1.3方案对比论证 1.4可行性分析 第二章主要器件介绍 2.1 HS0038塑封一体化红外线接收器 2.2 74HC123单稳态触发器 2.3 74HC595 2.4 MC14495 2.5数码管显示 第三章硬件单元电路设计及原理分析 第四章调试及测试数据分析 4.1 调试的步骤 4.2 调试出现的问题及原因分析 4.3数据测量 4.4 测量仪器介绍及误差分析
第一章 一、大气的物理参数 1、大气的(7个)物理参数的概念 2、理想流体的概念 3、流体粘性随温度变化的规律 4、大气密度随高度变化规律 5、大气压力随高度变化规律 6、影响音速大小的主要因素 二、大气的构造 1、大气的构造（根据热状态的特征） 2、对流层的位置和特点 3、平流层的位置和特点 三、国际标准大气（ISA） 1、国际标准大气（ISA）的概念和基本内容 四、气象对飞行活动的影响 1、阵风分类对飞机飞行的影响（垂直阵风和水平阵风*） 2、什么是稳定风场？ 3、低空风切变的概念和对飞行的影响 五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响 1、大气湿度对机体有什么影响？ 2、临界相对湿度值的概念 3、大气的温度和温差对机体的影响 第二章 1、相对运动原理 2、连续性假设 3、流场、定常流和非定常流 4、流线、流线谱、流管 5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。 二、流体流动的基本规律 1、连续方程的含义和几种表达式（注意适用条件） 2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动，流管变细，流线变密，流速变快；流管变粗，流线变疏，流速变慢。 3、伯努利方程的含义和表达式 4、动压、静压和总压 5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动，流速小的地方，压力大；而流速大的地方压力小。（这里的压力是指静压） 重点伯努利方程的适用条件：1）定常流动。2）研究的是在同一条流线上，或同一条流管上的不同截面。3）流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。4)空气没有粘性，不可压缩——理想流体。 三、机体几何外形和参数 1、什么是机翼翼型； 2、翼型的主要几何参数； 3、翼型的几个基本特征参数 4、表示机翼平面形状的参数（6个） 5、机翼相对机身的角度（3个） 6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力 1、什么是空气动力？ 2、升力和阻力的概念 3、应用连续方程和伯努利方程解释机翼产生升力的原理 4、迎角的概念 5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法； 6、诱导阻力的概念和产生的原因和减少的方法； 7、附面层的概念、分类和比较；附面层分离的原因 8、低速飞行时，不同速度下两类阻力的比较 9、升力与阻力的计算和影响因素 10、大气密度减小对飞行的影响 11、升力系数和升力系数曲线（会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系，零升力迎角和失速迎角的概念） 12、阻力系数和阻力系数曲线 13、掌握升阻比的概念 14、改变迎角引起的变化（升力、阻力、机翼的压力中心、失速等） 15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度 16、机翼的压力中心和焦点概念和区别 六、高速飞行的一些特点 1、什么是空气的可压缩性？ 2、飞行马赫数的含义 3、流速、空气密度、流管截面积之间关系 4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解 5、小扰动在空气中的传播及其传播速度 6、什么是激波？激波的分类 7、气流通过激波后参数的变化 8、什么是波阻 9、什么是膨胀波？气流通过膨胀波后参数的变化 10、临界马赫数和临界速度的概念 11、激波失速和大迎角失速的区别 12、激波分离 13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分* 14、采用后掠机翼的优缺点比较 第三章 一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度 1、机体坐标系的建立 2、飞机在空中运动的6个自由度 二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程 外载荷组成平衡力系的2个条件*： ①、外载荷的合力等于零（外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零）∑x = 0 ∑Y = 0 ∑Z = 0 ②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零) ∑Mx=0 ∑My= 0 ∑Mz= 0 1、什么是定常飞行和非定常飞行？ 2、定常飞行时，作用在飞机上的载荷平衡条件和平衡方程组
2013年11月（下） [摘要]当材料尺寸无限减小，达到纳米级别时材料将显现出有独特的效应如：小尺寸效应、量子尺寸效应和表面效应等，这些效应与聚合 物密度小，耐腐蚀、易加工等优良特性有机结合，便形成了一类新型功能高分子材料。本文综述了纳米技术在塑料、橡胶、纤维三类高分子材料中的典型应用。 [关键词]纳米高分子材料；纳米塑料；纳米橡胶 纳米技术在高分子材料中的应用 丰艳兰 曾小飞 （华东交通大学理工学院，江西南昌330010） 纳米技术一词从提出到发展只有二十几年的时间，它的提出掀起了科技届的研究浪潮，有专家预言它必将引领新时代的科技变革，于是世界各国、地区都积极制定计划，加强投入，力争占领科技至高点。近年来，随着纳米技术的成熟与改善，国内外对于聚合物基纳米复合材料的研究已显现成效。高分子基纳米复合材料是各种纳米结构单元与有机高分子材料复合形成的一种新型材料，常见的纳米高分子基复合材料有：纳米复合塑料、纳米复合橡胶、纳米复合纤维。 1纳米复合塑料 纳米复合塑料是指塑料中分散了纳米级尺寸的超微细分散相，分散相为聚合物时，称为聚合物分子纳米复合塑料；分散相为无机填料时，称为无机填料纳米复合塑料，研究较多的是无机填料作为分散相。众所周知，塑料作为一种用途广泛的材料有着自身的缺点：如强度较差、不耐老化、透气性差等。发展纳米复合塑料可以很好地改善这些方面的性能。 1）无机纳米材料复合塑料能够很好地改善塑料的强度，起到增强增韧的效果。比如在尼龙塑料当中增加少量的纳米粘土生产的纳米复合塑料，既保持了产品的塑性，又提高了它的刚性和强度，更提高了它的抗弯能力，可以作为车体材料进行使用。 2）使用纳米添加剂改善的塑料制品可以大大提高抗老化能力，塑料的老化主要原因是光老化，将纳米TiO 2等粒子填充到塑料基体当中，纳米TiO 2可以很好地吸收紫外线，降低紫外线对塑料的破坏，提高塑料制品的抗老化能力。比如用添加0.1％~0.5％的纳米TiO 2制成的透明塑料包装材料包装食品，可以减少紫外线对食品营养成分的损失，保持食品的营养价值。 3）可以赋予塑料一些新的功能。比如在农膜的使用当中，有一种纳米转光膜，它就是利用纳米技术，在农膜塑料生产过程中添加纳米黏土，这种农膜被称为纳米转光膜，由于纳米黏土的存在，它能够很好地强化、放大有利于农作物生产的特征光，而过滤掉不利于农作物生长的光，从而大大促进农作物的光合作用，使农作物果实更大更有营养。 2纳米复合橡胶 纳米橡胶是指尺寸在1~100的纳米无机粒子分散在连续相橡胶基体中构成的复合材料。利用纳米粒子作为补强材料填充到橡胶中，可以很好地发挥纳米粉体的小尺寸效应、量子效应等表面效应，提高粉体与橡胶大分子间作用力的，弥补界面区化学作用力的缺乏，从而增强对橡胶的补强效果。赋予橡胶制品更高的性能，延长橡胶制品的使用寿命。现有研究表明，纳米黏土复合橡胶能够很好地提高材料的模量、硬度和强度，提高橡胶的气体阻隔性、耐油、阻燃性能。Si 3N 4陶瓷粉体分散在橡胶中，能很好地发挥Si 3N 4的高化学稳定性、优良的机械性能和介电性能。 3纳米复合纤维 纳米纤维有广义和狭义之分，狭义的纳米纤维指纤维直径为纳米量级的超细纤维，广义的纳米纤维还包括将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维。目前国内外开发的热点是后者；所采用纳米颗粒的性能不同，可开发各种不同的功能性纤维。 1）可用于开发抗菌纤维产品，将具有抗菌作用的成分：银离子、铜离子、锌离子等微粒离子及其化合物通过物理吸附离子交换等方法制成抗菌剂，填充至纤维材料中，金属离子在低浓度下可以破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，从而起到抗菌作用。这种抗菌纤维常用来制作手术服、护士服、手术巾等医疗用品，还可制造衣物、鞋袜等生活用品。 2）可用于开发紫外线防护纤维，将ZnO 、SiO 2等纳米粉体利用共混纺丝法或后整理法制得防紫外线纤维或织物。纳米材料可做紫外线屏蔽剂，主要是因为纳米粒子的尺寸比紫外线相当或更小，小尺寸效应导致其对紫外线的吸收更强。通过以上方法制得的紫外线防护纤维可广泛用于制造遮阳伞、遮阳冒、泳衣、防晒服等。 3）可用于开发远红外纤维。研究表明，将具有较高远红外发射率的陶瓷微粉加入到高分子聚合物中，经纺丝加工可制成远红外纳米纤维，其中的纳米粒子可以有效地吸收材料本身释放的远红外射线，从而达到促进血液循环，调节新陈代谢的保温保健功能。同样，由于纳米粒子可以很好地吸收电磁波，这种纤维材料还可以用于制作军用服装。 4）可用于开发超双疏织物。对织物进行纳米表面处理，使之形成纳米尺寸的凹凸结构，利用纳米结构的表面效应可以实现既疏水又疏油的超双疏性。 纳米技术作为一项高新技术在材料领域有着非常广阔的应用前景，而高分子材料作为发展最快、品种多样、应用广泛、价廉性优的一类材料，加强两者结合的有机结合，可实现开发高性能高分子材料的现实意义。 作者简介：丰艳兰，1982年生，女，江西丰城人，华东交通大学理工学院助教，本科学历，研究方向为新材料应用研究；曾小飞，1983年生，男，江西丰城人，华东交通大学理工学院助教，研究生学历，研究方向为材料科学的发展及应用。 [参考文献] [1]肖亚航.纳米塑料的性能及应用前景[J].黑龙江科技信息,2010. [2]施利毅.纳米材料在高性能橡胶开发中的应用进展[J].中国橡胶,2007.[3]白鸟世明.高功能纳米复合纤维[J].产业用纺织品,2009. 112
高分子纳米生物材料的发展现状及前景 纳米材料研究都是从20世纪80年代开始的，是在之前三次工业革命的基础上发展起来的的新兴科技领域。巨大的需求与技术支撑，使其在材料、生物、医学、高分子等领域开拓出一片片新大陆，筑起21世纪工业革命的基石。而纳米技术作为一项高新技术在高分子材料中有着非常广阔的应用前景，对开发具有特殊性能的高分子材料有着重要的实际意义 纳米高分子材料，也称高分子纳米微粒或高分子超微粒，粒径尺度在1 nm～1000 nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能，可用于药物、基因传递和药物控释载体，以及免疫分析、介入性诊疗等方面。 1纳米科技与高分子材料的邂逅 高分子材料学的一个重要方面就是改变单一聚合物的凝聚态,或添加填料来使高分子材料使用性能大幅提升。而纳米微粒的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应能在声、光、电、磁、力学等物理特性方面呈现许多奇异的物理、化学性质。金属、无机非金属和聚合物的纳米粒、纳米丝、纳米薄膜、纳米块体以及由不同组元构成的纳米复合材料,可实现组元材料的优势互补或加强。通过微乳液聚合方法得到的纳米高分子材料具有巨大的比表面积,纳米粒子的特异性能使其在这一领域的发展过程中顺应高分子复合材料对高性能填料的需求,出现了一些普通微米级材料所不具有的新性质和新功能,纳米科技与高分子材料科学的交融互助对高分子材料科学突破传统理念发挥了重要作用。 高分子纳米复合材料的应用及前景 由于高分子纳米复合材料既能发挥纳米粒子自身的小尺寸效应、表面效应和量子效应,以及粒子的协同效应,而且兼有高分子材料本身的优点,使得它们在催化、力学、物理功能(光、电、磁、敏感)等方面呈现出常规材料不具备的特性,故而有广阔的应用前景利用纳米粒子的催化特性,并用高聚物作为载体,既能发挥纳米粒子的高催化性和选择催化性,又能通过高聚物的稳定作用使之具有长效稳定性。 纳米粒子加入聚合物基体后,能够改善材料的力学性能。如纳米A-Al2O3/环氧树脂体系,粒径27nm,用量1%~5%(质量分数)时,玻璃化转变温度提高,模量达极大值,用量超过10%(质量分数)后,模量下降[79]。又如插层原位聚合制备的聚合物基有机)无机纳米级复合材料(聚酰胺/粘土纳米复合材料等)具有高强度、高模量、高热变形温度等优点,目前已有产品出现,用作自行车、汽车零部件等[55]。尤其引人注目的是高分子纳米复合材料在功能材料领域方面的应用,包括磁性、电学性质、光学性质、光电性质及敏感性质等方面。 磁性纳米粒子由于尺寸小,具有单磁畴结构,矫顽力很高,用它制作磁记录材料可以提高记录密度,提高信噪比;一般要求与聚合物复合的纳米粒子,采用单磁畴针状微粒,且不能小于超顺磁性临界尺寸(10nm)。 利用纳米粒子的电学性质,可以制成导电涂料、导电胶等,例如用纳米银代替微米银制成导电胶,可以节省银的用量;还可以用纳米微粒制成绝缘糊、介电糊等。另外可用于静电屏蔽材料,日本松下公司应用纳米微粒Fe2O3、TiO2、Cr2O3、ZnO等具有半导体特性的氧化物粒子制成具有良好静电屏蔽的涂料,而且可以调节其颜色;在化纤制品中加入金属纳米粒子可以解决其静电问题,提高安全性。 利用复合体系的光学性能,可以制成如下材料:(1)优异的光吸收材料。例如在塑料制品表面上涂上一层含有吸收紫外线的纳米粒子的透明涂层,可以防止塑料
高分子纳米材料（论文）题目：高分子纳米材料及其应用 化工学院学院高分子材料与工程专业 学号0502110202 学生姓名 指导教师 二〇〇一四年十一月
高分子纳米材料及其应用 摘要：高分子纳米材料是一门新兴并且发展迅速的一门科学。其具有很多独特 的性质，应用前景非常广阔。本文主要介绍了高分子材料的性质，同时介绍了高分子纳米复合材料常见的制备方法及其在各个领域的应用。 关键词：性质；纳米复合材料；制备方法；应用 Abstract: Polymer nano-materials is an emerging and rapidly developing research direction. It has many unique properties and broad application. This paper describes the properties of polymer materials, and also introduced preparation method of the polymer nano-composite materials .The paper also introduces its application in various fields. Key words:Properties; Nano-composite materials; Preparation method; Application 1 引言 纳米材料科学是一门新兴的并正在迅速发展的材料科学。由于纳米材料体系具有许多独 特的性质，应用前景广阔，而且涉及到原子物理、凝聚态物理、胶体化学、配位化学、化学 反应动力学和表面、界面科学等多种学科，在实际应用和理论上都具有极大的研究价值，所 以成为近些年来材料科学领域研究的热点之一，被誉为“21世纪最有前途的材料”。[1, 2] 纳米作为一个材料的衡量尺度，其大小为1 nm (纳米) =10~9 m (米)，即十亿分之一米， 大约是10个原子的尺度。最初定义的纳米材料仅仅是指1~100 nm 尺度范围的纳米颗粒及 由他们构成的纳米固体和薄膜。目前，在广义上定义的纳米材料是指三维空间尺度里至少有 一维是纳米尺寸或者由它们作为结构基本单元的材料；根据定义按照空间维度可以将纳米材 料分为三类：(1) 维度为零的纳米材料，是指纳米颗粒、原子团簇等三维空间尺度均在纳米 尺寸的材料；(2) 维度为一的纳米材料，是指纳米线、纳米管等三维空间尺度中有两维是纳 米尺度的材料；(3) 维度为二的纳米材料，是指纳米膜、超晶格等三维空间尺度中仅有一维 是纳米级的材料；[3] 2 纳米材料的性质[4, 5] 物质的尺寸一旦与原子尺寸在同一量级时，其表面电子结构和晶体结构就会发生变化， 导致纳米材料会具备一些表面效应、小尺寸效应等优异特性。 (1)量子尺寸效应。量子尺寸效应又称量子限域效应，当粒子尺寸下降到一定程度时，金属 费米能级附近的电子能级由准连续能级变为离散能级，以及能隙变宽现象均为量子尺寸 效应。材料或物质的物理性质在很多方面都是由材料的电子结构决定的，当材料尺寸小
纳米科技的发展及未来的发展方向 论文 理学院 08光信息科学与技术 张箐 0836017
纳米科技的发展及未来的发展方向 一：纳米科技的起源： 纳米是长度度量单位，一纳米为十亿分之一米。纳米科技这一初始概念是已故美国著名物理学家、诺贝尔物理学奖得主费恩曼(R．Feynman)于1959年在美国加州理工学院作题为“在低部还有很大空间”的讲演中提出的。费恩曼指出：如果人类能够在原子或分子尺度上来加工材料、制备装置，则将会有许多激动人心的新发现。他还强调：人们需要新型的微型化仪器来操纵纳米结构并测定其性质。费恩曼憧憬说：试想，如果有一天，人们可以按自己的意志来安排一个个原子，将会产生怎样的奇怪现象。 与所有的天才假想一样，费恩曼的科学思想起初并未被接受。然而科技的迅猛发展很快证明了费恩曼是正确的。继费恩曼之后，许多科学家又尽情发挥想像力，从不同角度继续编织纳米技术的神奇梦想。 纳米科技的迅速发展是在1980年代末1990年代初。1980年代初，宾尼希(C．Binnig)和罗雷尔(H．Rohrer)等人发明了费恩曼所期望的纳米科技研究的重要仪器－－扫描隧穿显微镜(scanning tunneling microscopy，STM)。STM 不仅以极高的分辨率揭示出了“可见”的原子、分子微观世界，同时也为操纵原子、分子提供了有力工具，从而为人类进入纳米世界打开了一扇更加宽广的大门。 与此同时，纳米尺度上的多学科交叉迅速形成了一个有广泛学科内容和潜在应用前景的研究领域。1990年，纳米技术获得了重大突破。美国IBM公司阿尔马登研究中心（Almaden Research Center）的科学家使用STM把35个氙原子移动到各自的位置，组成了“IBM”三个字母，这三个字母加起来不到3纳米长。 1990年7月，第一届国际纳米科学技术大会和第五届国际扫描隧穿显微
纳米药物载体技术 用纳米粒子作为药物载体可实现靶向输送、缓释给药的目的, 这是由于小粒子可以进入很多大粒子难以进入的人体器官组织, 如小于50nm 的粒子就能穿过肝脏皮或通过淋巴传送到脾和骨髓, 也可能到达肿瘤组织。另外纳米粒子能越过许多生物屏障到达病灶部位, 如透过血脑屏障( BBB) 把药物送到脑部, 通过口服给药可使药物在淋巴结中富集等。具有生物活性的大分子药物( 如多肽、蛋白类药物) 很难越过生物屏障, 用纳米粒子作为载体可克服这一困难, 并提高其在体输送过程中的稳定性。用纳米粒子实现基因非病毒转染, 是输送基因药物的有效途径。 药物既可以通过物理包埋也可以通过化学键合的方式结合到聚合物纳米粒子中。载有药物的聚合物纳米粒子通常以胶体分散体的形式通过口服、经皮、皮下及肌肉注射、动脉注射、静脉点滴和体腔黏膜吸附等给药方式进入人体。制备聚合物纳米粒子的方法主要有以下几种: ( 1) 单体聚合形成聚合物纳米粒子; ( 2) 聚合物后分散形成纳米粒子; ( 3) 结构规整的两亲性聚合物在水介质中自组装形成纳米粒子。 1 单体聚合制备的聚合物纳米粒子 聚氰基丙烯酸烷基酯( PACA) 在人体极易生物降解, 且对许多组织具有生物相容性。制备聚氰基丙烯酸烷基酯纳米粒子采用的是阴离子引发的乳液聚合方法, 通常以OH-为引发剂, 反应一般在酸性水介质中进行, 常用的乳化剂有葡聚糖、乙二醇与丙二醇的嵌段共聚物和聚山梨酸酯等, 具体制备过程见图1。当反应介质pH 值偏高时, OH-浓度大, 反应速度快, 形成的PACA 分子量低, 以此作为给药载体材料进入人体后, 降解速度太快, 不利于药物缓释。因此聚合反应介质的pH 值通常控制在1.0~ 3.5 围。
纳米技术与未来生活 “正像七十年代微电子技术引发了信息革命一样，纳米科学技术将成 为下世纪信息时代的核心。” ——IBM的首席科学家Amotro ●纳米技术的起源与发展 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德·费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后甚至可以根据人类的意愿，逐个排列原子或分子，制造超晶态产品，这是关于纳米技术最早的梦想。 七十年代，科学家开始从不同角度提出有关纳米技术的构想，1974年，科学家唐尼古奇最早使用纳米技术（Nano-technology）一词描述精密机械加工。1982年，科学家发明观察纳米结构的重要工具－－扫描隧道显微镜（STM），揭示了一个可直接探测的原子、分子世界，对当时称为“介观物理”（Mesoscopic Physics）的研究和发展产生了积极的促进作用。并且，只有在介观体系中才显得那么重要的表面和界面问题也开始发展成为科学。1990年7月，第一届国际纳米科学技术会议在美国巴尔的摩举办，标志着纳米科学技术的正式诞生。 ●纳米与纳米技术 所谓纳米，它仅仅是一个长度单位，一个纳米相当于十亿分之一米，是人类毛发直径的一万分之一，是可见光最短波长的四百分之一。如果做一个纳米的小球，把它放在一个乒乓球上，就好像把乒乓球放在地球上。纳米一个比微观尺度（原子大小为0.1纳米）大，又比宏观尺度（光学显微镜分辨极限的微米尺度）小的世界。这个世界里的研究工作是从基础物理学对这个尺度上的结构（纳米结构——Nano-structure）所表现出的奇异特性开始的。如果考察电子通过纳米圆环所组成电路，它的行为将不遵守欧姆定律，而表现出彼此之间的关联性（AB效应）。在这个尺度上的物质，表面原子或分子占了相当大的比例，已经无法区分它们是长程有序（晶态）、短程有序（液态），还是完全无序（气态）了，而成为物质的一种新的状态——纳米态。并且，人们很早就注意到这种纳米态的性质不主要取决于其体内的原子或分子，而是主要取决于表面或界面上分子排列的状态。由于它们具有量子力学上的强关联性而表现出完全不同于宏观和微观世界的介观性质，这就是纳米材料。 而通常讲的纳米科技就是对待这样一个数量级的微观世界的科学技术。其精髓是从对原子分子的精确控制出发，构建具有全新分子、全新排列形式的人造结构。也就是说，纳米技术希望能够操纵一个一个原子、一个一个分子，并用这种办法来做成一些材料和器件。1959年，加州理工学院的一位教授就提出了这样一种设想：做一种万能制造机，一面放上各样的分子、原子，另一面想出来什么东西，就通过原子的组排，轻松实现。而从原理上讲，利用纳米技术，是有可能的。可见纳米技术的神奇了。 作为纳米技术，本身它并不神秘，实际上从微米技术到纳米技术，应该说啊是科学发展的一个自然的结果。我们现在生活在微米时代。在微米时代，我们用计算机，录像机、电视，都是微米技术的结晶。比如奔腾芯片已经做到了0.17-0.18个微米，相当于几百个纳米。也就是说，从尺度上来讲，微米技术已经逐渐进入到纳米尺度。所以从某种意义上讲，从诶米科技到纳米科技是科学发展的必然结果。 然而，纳米技术不仅仅是微米技术的简单延伸，实际上纳米技术是建立在人们对纳米世
基于空气动力学的车身设计方法 14车辆卓越雷方龙1408032214 现如今工业技术急速进步，为汽车工业发展创造了良好的契机，汽车变得越来越普及、越来越高速，由此车身空气动力学曲线问题得到诸多研究人员的热点关注。 众所周知，车速越快阻力越大，空气阻力与汽车速度的平方成正比。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。据测试，一辆以100km/h速度行驶的汽车，发动机输出功率的80%将被用来克服空气阻力，减少空气阻力，就能有效地改善汽车的行驶经济性。如图1为空气流动对汽车的各方面影响。 图1 自卡尔·本次在1886年发明生产出世界上第一辆汽车起，汽车已有了百年的发展历史。从汽车造型角度而言，自最初的马车型汽车(无空气动力学阶段)，到现如今的复合型汽车(空气动力学高度化阶段)，车身空气动力学曲线发展收获了显著的成效[1]。车身空气动力学一方面重要影响着汽车的各式各样关键性能，好比动力性能、安全性能、环保性能以及经济性能等，另一方面也重要影响着汽车的外观转变及审美发展潮流。随着社会经济发展，人们生活水平日益改善，人们对于出行必备交通工具汽车的性能要求愈来愈高，汽车生产商对于车辆的气动特征也越来越关注，气动性能的好坏以转变成汽车行业竞争的关键因素。 汽车在行驶中由于空气阻力的作用，围绕着汽车重心同时产生纵向，侧向和垂直等三个方向的空气动力量，对高速行驶的汽车都会产生不同的影响，其中纵向空气力量是最大的空气阻力，大约占整体空气阻力的80%以上。
一、在研究汽车空气动力学的过程中的三种方法。 （1）、理论研究方法理论研究方法通过抓住所分析问题的主要影响因素，抽象出合理的简化理论模型，并根据总结出来的相关物理定律和有关介质性质的试验公式来建立描述介质运动规律的积分或微分方程。然后利用各种数学工具及相应的初始、边界条件解出方程组，通过对解分析来揭示各种物理量的变化规律，包括将它与实验或观察资料对照，确定解的准确度和适用范围。 （2）、数值计算研究方法由于数学发展水平的局限，理论研究只能建立较为简单的近似模型，无法完全满足研究更复杂更符合实际的气流的要求。于是近年来出现了依托快速电子计算机进行有效数值计算的方法CFD，其中包括有限元法、有限差分法等，它属于汽车计算机辅助空气动力学CAA的设计范畴，并已成为与理论分析和实验并列或具有同等重要性的研究方法。其优点是能够用来预测或解决一些理论及实验无法处理的复杂流动问题，取代部分实验环节，省时省工。但它要求事前对问题的物理特性有足够的理解，提炼出较精确的数学方程及相应的初始、边界条件等。但这些都离不开试验和理论方法的支持，并且数值方法通常无法直接反映同类问题中有普遍指导意义的结论或规律。 （3）、试验研究方法试验研究方法在空气动力学研究中占有重要地位，如风洞试验法、道路试验法。它使人们能在与所研究问题相同或相近条件下进行观测，提供建立运动规律及理论模型的依据，检验理论或计算结果的准确性、可靠性和适用范围，其作用是不可替代的。但试验方法受限于试验手段、设备和经费等物质条件，甚至有些问题尚无法在实验室中进行研究。 理论、数值计算和试验三种方法相互促进，彼此影响，取长补短从而推动汽车空气动力学的不断发展。 二、轿车外形设计的两种方法 （1）、局部最优化方法。基本思路是在满足功能、工艺学、人机工程学、安全法规以及美学造型等方面的要求下设计出汽车车身造型，然后再进行空气设计程序。此方法的优点是：操作简单，在流线型较差的车上有较好的效果。通过对原始模型仿真，从结果中得出某细节修改的模型，再重新进行仿真分析。像这样循环反复，最终达到自己预期的目标。这种方法在现实设计中运用广泛。 （2）、整体最优化方法。整体最优化是基于空气动力学原理，在汽车造型设计初期获得极佳的气动特性的理想外形，接着再根据功能结构需求，调整集合的局部外形，使其满足人机工程学、国家安全法规等各个必要因素的汽车[1]。所以，对于这种汽车的空气动力学设
纳米技术的应用与前景 纳米技术作为一种高新科技，我认为其本质不亚于当年的电子与半导体科技，有着我们未所发掘到潜能与实用价值，在这个世代，各种技术的发展迅速，随着纳米技术的进一步发展，可以作为一种催化剂，促使各行各业的迅猛发展。 纳米技术是近年来出现的一门高新技术。“纳米”主要是指在纳米（一种长度计量单位，等于1/1000,000,000米）尺度附近的物质，其表现出来的特殊性能用于不同领域而称之为“纳米技术”，其具体定义见词条“纳米科技”。 纳米技术目前已成功用于许多领域，包括医学、药学、化学及生物检测、制造业、光学以及国防等等。本词条为纳米技术应用的总纲，包括如下领域： 1、纳米技术在新材料中的应用 2、纳米技术在微电子、电力等领域中的应用 3、纳米技术在制造业中的应用 4、纳米技术在生物、医药学中的应用 5、纳米技术在化学、环境监测中的应用 6、纳米技术在能源、交通等领域的应用 尽管从理论到实践是一个相当困难的过程，但纳米技术已经证明，可以利用扫描隧道电子显微镜等工具移动原子个体，使它们形成在自然界中永远不可能存在的排列方式，如IBM 公司的标志图案、比例为百亿分之一的世界地图、或一把琴弦只有50纳米粗的亚显微吉他。纳米材料的应用有着诱人的技术潜力，它的应用范围包括从制造工业、航天工业到医学领域等。美国全国科学基金会曾发表声明说：“当我们进入21世纪时，纳米技术将对世界人民的健康、财富和安全产生重大的影响，至少如同20世纪的抗生素、集成电路和人造聚合物那样。”科学家们预计，纳米技术在新世纪中的应用前景广阔，已经涵盖了材料、测量、机械、电子、光学、化学、生物等众多领域，信息技术与纳米技术的关系已密不可分。 从纳米科技发展的历史来看，人们早在1861年建立所谓肢体化学时即开始了对纳米肢体的研究。但真正对纳米进行独立的研究，则是1959年，这一年，著名美国物理学家、诺贝尔奖金获得者德·费曼在美国物理学年会上作了一次报告。他在报告中认为，能够用宏观的机器来制造比其体积小的机器，而这较小的机器又可制作更小的机器，这样一步步达到分子程度。费曼还幻想在原子和分子水平上操纵和控制物质。 在70年代末，美国MIT（麻省理工大学）的W.R.Cannon等人发明了激光气相法合成数十纳米尺寸的硅基陶瓷粉末。80年代初，德国物理学家H.Gleiter等人用气体冷凝发制备了具有清洁表面的纳米颗粒，并在超真空条件下原位压制了多晶纳米固体。现在看来，这些研究都属于纳米材料的初步探索。 科学家预言，尺寸为分子般大小、厚度只有一根头发丝的几百万分之一的纳米机械装置将在今后数年内投入使用。学术实验室和工业实验室的研究人员在开发分子马达、自组装材料等纳米机械部件方面取得了飞速进展。纳米机器具有可以操纵分子的微型“手指”和指挥这些手指如何工作、如何寻找所需原材料的微型电脑。这种手指完全可以由碳纳米管制成，碳纳米管是1991年发现的一种类似头发的碳分子，其强度是钢的100倍，直径只有头发的五万分之一。美国康奈尔大学的研究人员利用有机物和无机物组件开发出一个分子大小的马达，一些人称之为纳米技术领域的“T型发动机”。 纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学，因为它是微电子学发展的下一代。纳米电子学是来自电子工业，是纳米技术发展的一个主要动力。纳米电子学立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段，按照全新的理念来构造电子系统，并开发物质潜在的储存和处理
第一章 一：绪论；1.1大气的重要物理参数 1、最早的飞行器是什么？——风筝 2、绝对温度、摄氏温度和华氏温度之间的关系。——9 5)32(?-T =T F C 15.273+T =T C K 6、摄氏温度、华氏温度和绝对温度的单位分别是什么?——C F K 二：1.1大气的重要物理参数 1、海平面温度为15C 时的大气压力为多少？——29.92inHg 、760mmHg 、 1013.25hPa 。 3、下列不是影响空气粘性的因素是(A) A 、空气的流动位置 B 、气流的流速 C 、空气的粘性系数 D 、与空气的接触面积 4、假设其他条件不变，空气湿度大(B) A 、空气密度大，起飞滑跑距离长 B 、空气密度小，起飞滑跑距离长 C 、空气密度大，起飞滑跑距离短 D 、空气密度小，起飞滑跑距离短 5、对于音速．如下说法正确的是: (C) A 、只要空气密度大，音速就大 B 、只要空气压力大，音速就大 C 、只要空气温度高．音速就大 D 、只要空气密度小．音速就大 6、大气相对湿度达到（100％）时的温度称为露点温度。 三：1.2 大气层的构造；1.3 国际标准大气 1、大气层由内向外依次分为哪几层？——对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。 2、对流层的高度．在地球中纬度地区约为(D) A 、8公里。 B 、16公里。 C 、10公里。 D 、11公里 3、现代民航客机一般巡航的大气层是（对流层顶层和平流层底层）。 4、云、雨、雪、霜等天气现象集中出现于（对流层）。 5、国际标准大气指定的依据是什么？——国际民航组织以北半球中纬度地区大气物理性质的平均值修正建立的。 6、国际标准大气规定海平面的大气参数是(B) A 、P=1013 psi T=15℃ ρ=1、225kg ／m3 B 、P=1013 hPA 、T=15℃ ρ=1、225 kg ／m3
《电力电子变流技术(第2版)》主要内容为晶闸管、单相可控整流与触发电路、三相可控整流与触发电路、有源逆变电路、交流开关与交流调压、新型全控功率电力电子开关器件及其应用、变频器与斩波器、主电路的选择与保护以及实验指导等。全书针对职业院校的教学，精选内容，以定性分析为主，具有理论联系实际与突出实用的特点。 《电力电子变流技术(第2版)》可作为职业院校工业企业电气化、电气技术，电子应用等专业的教材，亦可供中等职业技术学校有关专业师生及工程技术人员参考。 编辑本段图书目录 前言 绪论 第一章晶闸管 第一节晶闸管的结构和工作原理 第二节晶闸管的阳极伏安特性和主要参数 第三节晶闸管的门极伏安特性及主要参数 第四节晶闸管的测试与使用 思考题与习题 第二章单相可控整流电路 第一节单相半波可控整流电路 第二节单相全波和全控桥可控整流电路 第三节单相半控桥可控整流电路 第四节对触发电路的要求 第五节单结晶体管触发电路 第六节简易触发电路 第七节单相可控整流应用实例 思考题与习题 第三章三相可控整流电路 第一节三相半波可控整流电路 第二节三相全控桥可控整流电路 第三节三相半控桥可控整流电路 第四节带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 第五节变压器漏抗对可控整流电路的影响 第六节晶闸管可控整流供电的直流电动机机械特性 第七节同步电压为正弦波的触发电路 第八节同步电压为锯齿波的触发电路 第九节集成触发器和计数式触发器 第十节电路与主电路电压的同步 第十一节脉冲变压器与防止误触发的措施 思考题与习题 第四章主电路的计算和保护
第一节晶闸管的查表选择法 第二节整流变压器额定参数计算 第三节平波电抗器电感量的计算 第四节晶闸管的过电压保护 第五节晶闸管的过电流保护及电压、电流上升率的限制 第六节晶闸管的串联与并联 思考题与习题 第五章有源逆变电路 第一节有源逆变的基本工作原理 第二节三相有源逆变电路 第三节逆变失败原因及最小逆变角的确定 第四节晶闸管直可逆拖动系统 第五节绕线转子异步电动机的串级调速与高压直流输电 第六节变流装置的功率因数 思考题与习题 第六章交流开关与交流调压电路 第一节双向晶闸管 第二节晶闸管交流开关 第三节单相交流调压 第四节三相交流调压 思考题与习题 第七章自关断器件与变频、斩波电路 第一节自关断电力电子器件 第二节自关断器件的驱动电路 第三节自关断器件的保护 第四节变频器的基本概念 第五节负载谐振式逆变器 第六节三相逆变器 第七节脉宽调制(PWM)型逆变电路 第八节 KGP系列晶闸管中频装置 第九节直流斩波电路 思考题与习题 第八章电力电子变流技术实验 实验一晶闸管的简易测试及其导通、关断条件 实验二单结晶体管触发电路及单相半控桥整流电路三种负载的研究实验三正弦波同步触发电路与三相半波可控整流电路的研究 实验四锯齿波同步触发电路与三相全控桥电路的研究 实验五三相半控桥整流电路的研究 实验六三相半波(零式)有源逆变电路的研究 实验七单相交流调压电路的研究 实验八单相并联逆变器的研究 附录
节能车车身空气动力学分析 节能车是为节能环保而生的专业机动车辆。通过优化燃油经济性能、车身的空气阻力、车身表面及车后流场，可对车辆正常行驶状态下节油性能的提升有较大的帮助。为此，使用先进的网格划分软件hypermesh及流体有限元分析软件Fluent，完成对车身的空气动力学分析，得出车辆最优离地间隙的所在范围，为后续节能车辆车身的设计提供参考。 标签：节能车；车架；有限元；强度分析 doi：10.19311/https://www.doczj.com/doc/588073393.html,ki.16723198.2017.02.099 0 引言 随着汽车产业的发展，全球能源危机日益凸显。电动汽车虽被看作是未来首选的代步工具，但存在着行程短、基础设施成本高、制造成本高、制造环境因素复杂等因素而远未被广泛接受，因此开发低排量、节能环保、美观实用的车辆成为未来发展趋势之一。在此背景下，Honda于广州国际赛车场举办了每年一届的Honda节能竞技大赛。为达到降低油耗的目的，大赛规定参赛团队设计制作的节能车需在規定时间内（不超过25分钟）、规定赛程路线下（国际赛车场），行驶要求距离（于指定时间内绕赛场行驶3圈），并由所得结果换算出该节能车每升油能够行驶的公里数。质量轻、强度高、风阻小且美观的车身是节能车辆（出油耗低、实用性高）优胜的关键模块之一。中国节能车大赛迎合了时代节能的主题，为各个参赛队提供了一个自我展示的平台的同时，尽可能地激发创新理念并提升创新能力，展现“一升汽油”的无限潜能。在设计制作者体会到理论与实践相结合重要性的同时，更为未来汽车节能领域的实际运用带来无限的未知性和可能性。 根据节能车竞技大赛赛方要求，参赛车辆必须搭载由本田公司提供的125cc 小排量四冲程单缸发动机（发动机结构可自行改装）。因此在同等发动机和赛场条件下，对车辆发动机的改装将对降低油耗有巨大意义，如提高发动机活塞压缩比、更改进气出气阀和化油器、更换气缸套及切割发动机部分散热用筋板以降低发动机自身重量等等。但对发动机机壳过多的切割及改造势必会带来其所能承载最大载荷的减小，甚至造成结构失效。类比上述发动机，车身设计也面临着同样的问题，即车身过多的减重将会对车辆稳定性和安全性造成很大的影响。因而车身在设计前需考虑车身的使用材料，但也需首先考虑车架、发动机以及转向等模块的总布置影响，并参考其他车身造型数据确定该车的主要参数，通过计算确定整车车身外形的选型和其他可调整模块的布置。 1 车身侧截面设计 节能车燃油组与普通汽车具有相同的主体构架组分，包括转向、刹车、发动机、车架、传动、车身等。其中，车身由于在设计上多采用曲面设计，因而需采用合适的设计工程软件，例如CATIA、UG、CATIA、ProE和Rhino等，各类软