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微波远程等离子源腔壁仿真与实验研究

真空科学与技术学报 2025年

作者：安丽黄星星杨振怀赵迎宾胡琅侯少毅王凤双季华实验室

微波远程等离子源在远离工艺腔的谐振腔内利用微波能量激发等离子体，展现出无电极污染、减轻其他活性粒子对材料表面轰击等独特优势，因此在半导体行业、薄膜沉积等工业领域得到了广泛应用。对微波远程等离子源的仿真模拟以及参数优化... 详细信息

微波远程等离子源在远离工艺腔的谐振腔内利用微波能量激发等离子体，展现出无电极污染、减轻其他活性粒子对材料表面轰击等独特优势，因此在半导体行业、薄膜沉积等工业领域得到了广泛应用。对微波远程等离子源的仿真模拟以及参数优化通常是基于等离子体生成前的电场。本文以放电管厚度参数为例，提出了一种基于点火和工作状态下微波远程等离子源腔壁电场仿真的参数优化方法，为了量化电场分布合理性，我们采用了多种性能指标，包括关键部件的电场模极值、电场模平均值，以及这些值与激发等离子体区域电场模平均值的比值，最终确定5mm为该结构放电管的最优厚度。为进一步验证仿真结果的准确性，我们开展了不同厚度放电管的等离子体生成实验，结果显示等离子体发光区的个数和分布与仿真预测高度一致，从而充分证明了本文所采用仿真方法的可靠性与准确性。本文使用的仿真方法和性能评估方法可推广至微波远程等离子源其他参数的设计优化中。

关键词：远程等离子源微波等离子体数值模拟实验验证

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激光锻造对薄壁件微观结构及力学性能的影响

激光与光电子学进展 2025年

作者：陈胡黎嘉杰曾镜灵张永康广东工业大学广东省海洋能源装备先进制造技术重点实验室

5083铝合金具有出色的抗腐蚀性和焊接性能，是用于制造海洋工程装备的理想材料。在恶劣的海洋环境中，5083铝合金制造的海洋工程装备仍需要频繁检修和维护。为了制备高质量的铝合金薄壁件，延长海洋工程装备的使用寿命，探讨了激光锻造... 详细信息

5083铝合金具有出色的抗腐蚀性和焊接性能，是用于制造海洋工程装备的理想材料。在恶劣的海洋环境中，5083铝合金制造的海洋工程装备仍需要频繁检修和维护。为了制备高质量的铝合金薄壁件，延长海洋工程装备的使用寿命，探讨了激光锻造复合电弧增材制造技术对薄壁件微观组织、孔隙率和力学性能的影响。结果显示，激光锻造能够有效促进晶粒细化，减少气孔的数量和尺寸，显著提高沉积层的致密度和整体制造质量。通过显微硬度和拉伸性能测试，发现引入激光锻造工艺的薄壁件显微硬度提升了21.07%，横向抗拉强度和纵向拉伸强度分别提升了4.52%和14.91%，断后延伸率也有显著提升。因此，激光锻造能够显著改善5083铝合金薄壁件的微观结构和力学性能，为海洋工程装备的高效修复与性能优化提供了一种有效的技术途径。

关键词：激光锻造微观组织孔隙率力学性能

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软材料大变形断裂的相场建模与应用

高分子学报 2025年

作者：田富成冀家乐陈树昱李良彬中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽省先进功能高分子薄膜工程实验室中国科学院软物质化学重点实验室

软材料具有承受大应变和高可恢复性的独特特性，使其在生命科学和软机器人等前沿领域具有不可替代的作用.了解此类材料的复杂断裂行为不仅具有迫切的应用需求，也是材料科学、物理学和连续介质力学等基础学科的研究重点.本文介绍了作者... 详细信息

软材料具有承受大应变和高可恢复性的独特特性，使其在生命科学和软机器人等前沿领域具有不可替代的作用.了解此类材料的复杂断裂行为不仅具有迫切的应用需求，也是材料科学、物理学和连续介质力学等基础学科的研究重点.本文介绍了作者在断裂相场模型方面所做的一些工作，主要关注软材料的大变形断裂相场建模、算法实施以及应用.在有限变形理论框架下，作者发展一种新的混合多场断裂相场模型，用于模拟近不可压缩软材料的大变形断裂.从物理裂纹拓扑的角度清楚阐述了不可压缩性与扩散裂纹张开之间的内在矛盾.为了解决这个问题，该模型利用相场退化函数放松了损伤材料的不可压缩性约束，而不影响完好材料的不可压缩性.通过修改经典的摄动拉格朗日乘子方法，导出了用于近不可压缩大变形断裂问题的新型多场混合变分格式.虽然该混合格式切实有效，但通常需要采用满足inf-sup条件的混合有限元(FE)配置，这进一步加剧了本已昂贵的相场断裂建模的计算负担.为了能够使用具有数值优势的低阶线性单元，作者采用压力投影技术开发了一种稳定的混合公式.该公式的优点在于其简单性和多功能性，允许对所有场变量采用低阶单元离散.考虑到这一特性，作者进一步设计了一种高效的自适应网格划分策略，从而大幅提高了计算效率.为了更好地应对涉及裂纹成核的自适应场景，提出了一种新的基于能量的网格细化判据.此外，本文也完整阐述了稳定混合有限元公式的数值处理，以及自适应网格细化，删除技术的核心操作.所提出的格式的准确性、效率和稳健性已经通过一系列具有代表性的数值案例得到了充分的验证.

关键词：相场模型软材料大变形断裂复杂裂纹不可压缩约束

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油页岩与烟煤混合流化热解实验研究

化工学报 2025年

作者：徐东菱马跃龚露马桂丽王金可郭丰志王浩伦李思佳李术元岳长涛中国石油大学重质油国家重点实验室中国石油大学油气光学探测技术实验室

采用自主设计的热重分析天平研究油页岩和烟煤混合快速热解过程，并结合SEM-EDS分析其半焦的形貌特点和元素组成。同时通过自制的固定流化床反应器探究油页岩和烟煤混合热解的产物分布规律。热重结果表明：混合快速热解过程中，油页岩占... 详细信息

采用自主设计的热重分析天平研究油页岩和烟煤混合快速热解过程，并结合SEM-EDS分析其半焦的形貌特点和元素组成。同时通过自制的固定流化床反应器探究油页岩和烟煤混合热解的产物分布规律。热重结果表明：混合快速热解过程中，油页岩占比20%时，协同效应最明显，有机物热解过程中的最大热解速率增幅高达49.18%；半焦形貌同时呈现团块状孔隙结构和层状纹理结构，微区表面钠、铝、钙元素含量出现不同程度的变化。固定床热解过程进一步揭示了油页岩与烟煤的混合热解协同机理，油页岩中的无机矿物质促进烟煤中的羧基脱出，显著降低混合热解油中的酚、醇、芳香烃含量，增加长链脂肪烃收率，提高油相收率并改善油品质量。同时油页岩中的活性H自由基提高了混合热解气相产物中的CH4的轻烃收率，增大了热解气回收利用价值。

关键词：油页岩烟煤混合热解热重分析固定流化床

氧气流量对等离子体增强化学气相沉积硅氧烷涂层的防原子氧性能的影响

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硅酸盐学报 2025年第01期53卷 1-9页

作者：王虎王兰喜周晖李学磊杨淼李坤倪壮李中华王志民左华平何延春兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

低轨环境下的原子氧是造成聚酰亚胺薄膜被剥蚀失效的关键因素，硅氧烷涂层是对聚酰亚胺薄膜进行空间原子氧防护的重要手段。利用等离子体增强化学气相沉积的方法在聚酰亚胺薄膜基材上在不同氧气流量下制备了硅氧烷涂层，研究了氧气流量... 详细信息

低轨环境下的原子氧是造成聚酰亚胺薄膜被剥蚀失效的关键因素，硅氧烷涂层是对聚酰亚胺薄膜进行空间原子氧防护的重要手段。利用等离子体增强化学气相沉积的方法在聚酰亚胺薄膜基材上在不同氧气流量下制备了硅氧烷涂层，研究了氧气流量对涂层的沉积速率、断面形貌和成分的影响，对涂层样品开展了原子氧作用试验并测定了试验后的质量损失及表面形貌。研究结果表明，随着氧气流量的增加，涂层中的有机基团逐渐减少，同时SiOx结构逐渐增多。经原子氧暴露试验发现，涂层中的有机基团易与原子氧发生反应形成气态产物，造成较高的质量损失，表现出涂层的质量损失随着氧气流量的增加呈现出指数衰减趋势。然而，过高的氧气流量下制备的涂层可能会具有较高的结构应力，使其在原子氧作用时产生裂纹，表现出质量损失的急剧升高。

关键词：氧气流量等离子体增强化学气相沉积硅氧烷涂层防原子氧

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马里亚纳海沟深渊微生物胞外酶的保压酶活性特征

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中国科学:地球科学 2025年第1期 184-193页

作者：曹军伟王佳华张宏鸽邓俊豪潘彬彬陈家旺张利方家松上海海洋大学海洋科学与生态环境学院浙江大学海洋学院海洋科学与技术国家实验室海洋生物学与生物技术功能实验室

微生物胞外酶在海洋有机物的转化和矿化过程中起着至关重要的作用.然而,传统上在常压条件下测定的深海微生物胞外酶活性(Microbial ectoenzyme activities, MEAs)并不能准确反映土著微生物群落的代谢活性.为了解决这一局限性,本研究对... 详细信息

微生物胞外酶在海洋有机物的转化和矿化过程中起着至关重要的作用.然而,传统上在常压条件下测定的深海微生物胞外酶活性(Microbial ectoenzyme activities, MEAs)并不能准确反映土著微生物群落的代谢活性.为了解决这一局限性,本研究对比分析了马里亚纳海沟挑战者深渊保压和非保压海水样品中3种微生物胞外酶(氨肽酶、α-葡萄糖苷酶和β-葡萄糖苷酶)在常压和原位压力条件下的酶活性.结果显示,表层海水(50m)中氨肽酶和α-葡萄糖苷酶的保压酶活性(isobaric MEAs)最高,深海(4,000～6,000m)氨肽酶和深渊(10,903m) α-葡萄糖苷酶的保压酶活性次之,然而β-葡萄糖苷酶的保压酶活性最高值出现在深渊(10,903m).此外,深渊海水的保压酶活性通常比相应的释压酶活性(decompressed MEAs)高,这一结果突显了保压采样和保压酶活性测定的重要性.随着深度的增加,半饱和常数(Km)总体呈下降趋势,表明深海微生物可能通过增强其胞外酶对底物的亲和力来适应高压和寡营养环境.另外,与颗粒物附着胞外酶活性相比,非颗粒物附着胞外酶活性对深海总酶活性的贡献更为显著,这表明细胞附着性和溶解性胞外酶在海洋生态系统中起着重要作用.本研究为全面理解海洋微生物胞外酶活性提供了重要研究基础,有利于深入理解微生物驱动的海洋生物地球化学循环过程.

关键词：保压采样微生物胞外酶活性深海微生物高压马里亚纳海沟

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考虑地震强度不确定性的车站韧性评估方法

岩土工程学报 2025年第1期47卷 164-172页

作者：张陈龙张东明黄忠凯黄宏伟同济大学地下建筑与工程系上海200092 同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092

地铁车站作为地下交通的枢纽,是社会经济交流和人员交往的重要组成部分,但其同时也面临着诸多灾害风险。以前包括地震在内的灾害,会对地下交通网络造成严重后果,也对城市功能造成重大损失。因此,地铁车站等关键交通枢纽的韧性评估对于... 详细信息

地铁车站作为地下交通的枢纽,是社会经济交流和人员交往的重要组成部分,但其同时也面临着诸多灾害风险。以前包括地震在内的灾害,会对地下交通网络造成严重后果,也对城市功能造成重大损失。因此,地铁车站等关键交通枢纽的韧性评估对于提高城市安全性和维护其功能至关重要。提供了一个考虑地震强度不确定性的综合韧性评估框架,用于评估浅埋地铁车站在地震灾害下的鲁棒性和快速恢复能力。该框架方法利用有限元软件,建立相关地铁车站数值模型;然后,通过所选择的地震动展开大量数值分析,以便生成关于峰值地面加速度(PGA)的地铁车站易损性函数;接着利用蒙特卡洛模拟进一步量化地震动强度不确定性,并最终确定车站在各个损伤阶段的概率。最终,通过联立地铁车站损伤概率与经济损失关系,考虑地铁车站的恢复路径和可恢复性,完成韧性评估。本研究通过该韧性评估框架和所计算出的韧性指标R,评价和讨论了性能恢复模型和场地条件对车站抗震韧性的影响。这项工作可以帮助地铁网络基于韧性的设计和管理,以支持对地震灾害的适应,从而促进相关决策者关于资源的有效分配。

关键词：地铁车站地震韧性地震易损性地震动不确定性恢复模型

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先进激光用于图形化加工基底的技术与应用

激光与光电子学进展 2025年

作者：王嘉祥何谷峰臧法珩孙云娜杨卓青郭小军上海交通大学集成电路学院上海交通大学微米纳米加工技术全国重点实验室

近年来，随着高性能计算、人工智能技术和智能汽车等新兴领域的蓬勃发展，对图形化技术的高分辨率和无接触加工的需求不断增加。利用先进激光进行烧蚀基底图形化逐渐成为实现电子设备小型化和高集成化的重要手段。本文首先介绍了利用先... 详细信息

近年来，随着高性能计算、人工智能技术和智能汽车等新兴领域的蓬勃发展，对图形化技术的高分辨率和无接触加工的需求不断增加。利用先进激光进行烧蚀基底图形化逐渐成为实现电子设备小型化和高集成化的重要手段。本文首先介绍了利用先进激光图形化技术对有机物基底、无机物基底等不同材料进行加工的研究进展，具体讨论了不同激光在不同材料基底上的加工效果。随后，综述了先进激光图形化技术在玻璃通孔（Through Glass Via,TGV）先进封装技术、柔性传感器、微流控器件以及微纳光学和谐振类器件等领域的应用方法及效果。最后，对未来先进激光图形化技术的发展进行了展望，为相关领域的研究者提供参考。

关键词：先进激光图形化技术高分辨率烧蚀微米纳米加工

高浓度PbBr2钝化的PbS量子点及其光电特性研究

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光学学报 2025年

作者：常莎莎秦睿李庆马韬李梦林文帅杜宇轩邓立儿刘欢西安工业大学光电工程学院陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室西安交通大学仪器科学与技术学院精密微纳制造技术全国重点实验室

胶体量子点（CQDs）是一种新型半导体纳米材料，硫化铅（PbS）胶体量子点因其制造成本低，溶液可加工和可调节光谱范围等优势已成为光电探测器制造中最有前途的新材料之一，小尺寸PbS量子点通过混合卤化铅的配体交换方法在光电器件中取... 详细信息

胶体量子点（CQDs）是一种新型半导体纳米材料，硫化铅（PbS）胶体量子点因其制造成本低，溶液可加工和可调节光谱范围等优势已成为光电探测器制造中最有前途的新材料之一，小尺寸PbS量子点通过混合卤化铅的配体交换方法在光电器件中取得了优异的性能。然而，随着PbS CQDs直径的增加，原有小尺寸混合卤化铅配体所用比例不能完全钝化大尺寸量子点的（100）面，这将引入深度缺陷，使器件性能下降。本文展示了一种较高PbBr2浓度的配体交换方法，以充分钝化具有1550 nm吸收峰的大尺寸PbS CQDs。随着PbBr2浓度（0.01M～0.06M）的增加，缺陷被有效钝化，暗电流降低。当浓度为0.04M PbBr2时，所制备的器件表现出最佳的性能，在1550nm处的响应度和比探测率分别为324.256mA/W和2.03×1011Jones，外量子效率为25.77%，器件的上升时间为240μs，下降时间为180μs。这种配体交换方法为获得高性能的红外光电探测器提供了方案。

关键词： PbS量子点液相配体交换 PbBr 浓度光电探测器