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基于声子水动力学方程分析全环绕栅极晶体管的瞬态热输运过程

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物理学报 2024年第14期73卷 136-144页

作者：刘哲魏浩崔海航孙锴孙博华西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055 西安建筑科技大学力学技术研究院西安710055 中国科学院微电子研究所北京100029 中国科学院北京纳米能源与系统研究所北京101400

相较于经典的傅里叶定律,声子水动力学模型在描述纳米尺度超快声子热输运中已经展现出显著优势.全环绕栅极晶体管(GAAFET)通过三维沟道设计极大优化了电学性能,但其纳米尺度特征也导致自热问题和局部过热的挑战.基于此,本文针对纳米尺度... 详细信息

相较于经典的傅里叶定律,声子水动力学模型在描述纳米尺度超快声子热输运中已经展现出显著优势.全环绕栅极晶体管(GAAFET)通过三维沟道设计极大优化了电学性能,但其纳米尺度特征也导致自热问题和局部过热的挑战.基于此,本文针对纳米尺度GAAFET器件内的声子热传输特性开展理论和数值模拟分析.首先,基于声子玻尔兹曼方程严格推导了声子水动力学模型和边界条件,建立了基于有限元的数值求解手段,针对新型的GAAFET器件,分析了表面粗糙度、沟道长度、沟道半径、栅极电介质、界面热阻等因素对其热传输特性的影响规律.研究结果表明,本文构建的连续介质框架下基于声子水动力学模型及温度跳跃条件的非傅里叶热分析方法能够精确预测GAAFET内部非傅里叶声子导热过程,并揭示声子阻尼散射和声子/界面散射的作用机制.这项工作为进一步优化GAAFET的热可靠性设计,提高其热稳定性和工作性能提供了重要的理论支持.

关键词：全环绕栅极晶体管声子水动力学模型温度跳跃非傅里叶热分析

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润湿性影响薄液膜沸腾传热的分子动力学研究

物理学报 2024年第9期73卷 26-35页

作者：白璞王登甲刘艳峰西安建筑科技大学绿色建筑全国重点实验室西安710055 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710055

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的... 详细信息

纳米尺度下表面润湿性如何影响薄液膜沸腾传热仍是一个具有挑战性的研究. 本研究采用分子动力学方法探讨壁面润湿性影响纳米尺度薄液膜沸腾换热的机制. 结果发现: 亲水表面能够显著地提升沸腾换热性能, 有较早的沸腾起始时间, 较高的升温速率、热流密度和界面导热率, 以及较小的界面热阻. 通过建立二维表面势能模型, 揭示表面润湿性影响纳米尺度沸腾换热的机理. 亲水壁面的表面势能为-0.34 eV, 而疏水壁面的表面势能仅为-0.09 eV, 提升表面润湿性强化沸腾传热的本质原因是表面势能绝对值的提高. 此外, 通过计算分子间的相互作用能, 揭示了纳米尺度下亲疏水壁面的成核机理. 水分子-亲水壁面、水分子-疏水壁面和水分子内部的相互作用能分别为 1.57, 0.26 和 0.48 eV/nm^(2). 亲水表面的界面能大于水分子内部的相互作用能, 因此亲水表面上气泡成核发生在水膜内部;疏水表面上的界面能比水分子内部的相互作用能弱, 疏水表面的气泡成核发生在固/液界面处. 本研究揭示了表面润湿性如何影响纳米尺度薄液膜沸腾传热和气泡成核的主要机制.

关键词：润湿性表面势能相互作用能薄液膜沸腾分子动力学

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微波和传统加热下混凝土劈裂抗拉性能分析

工程力学 2024年第5期41卷 134-145页

作者：魏玮张宏亮邵珠山江岩松西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学建筑学院博士后研究中心陕西西安710055 西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安710055

近年来,微波辅助混凝土粗骨料回收技术因其绿色性、高效性及低损伤性引起国内外学者广泛关注。该文采用工业微波多模谐振腔及传统马弗炉对圆柱体混凝土试样进行不同条件下的加热实验,探讨了混凝土在两种加热方式下的加热效率、宏观裂纹... 详细信息

近年来,微波辅助混凝土粗骨料回收技术因其绿色性、高效性及低损伤性引起国内外学者广泛关注。该文采用工业微波多模谐振腔及传统马弗炉对圆柱体混凝土试样进行不同条件下的加热实验,探讨了混凝土在两种加热方式下的加热效率、宏观裂纹扩展与破坏模式、劈裂抗拉强度弱化规律以及加热参数对能耗和能效的影响规律。此外,借助扫描电镜分析了微波照射下混凝土的抗拉强度弱化机理。实验结果表明:微波加热技术具有更高的加热效率,能够有效地促使裂纹沿砂浆-骨料界面扩展,从而削弱混凝土强度;并且高微波功率下混凝土加热效率更高,强度损失更大,能量消耗更少。反之,传统加热下砂浆-骨料界面结构紧凑,未出现可见裂纹,加热过程能量利用率仅1%左右。

关键词：混凝土微波加热传统加热巴西劈裂实验强度弱化能量消耗

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纳米罗勒精油/聚乙烯吡咯烷酮-聚乙烯醇水凝胶伤口敷料制备及性能表征

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复合材料学报 2024年第2期41卷 748-760页

作者：徐密张良何志仙西安建筑科技大学化学与化工学院西安710311 西安建筑科技大学分析测试中心西安710311

罗勒精油(Basil essential oil,BEO)是一种绿色、安全的抑菌剂。然而,BEO的强挥发性限制了其在抑菌伤口敷料领域的应用。本文采用纳米沉淀法制备了纳米罗勒精油(BEO@Zein(玉米醇溶蛋白)),然后将其负载在以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇... 详细信息

罗勒精油(Basil essential oil,BEO)是一种绿色、安全的抑菌剂。然而,BEO的强挥发性限制了其在抑菌伤口敷料领域的应用。本文采用纳米沉淀法制备了纳米罗勒精油(BEO@Zein(玉米醇溶蛋白)),然后将其负载在以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚乙烯醇(PVA)为基材的水凝胶上,通过冻融循环形成了BEO@Zein/PVPPVA水凝胶伤口敷料,对BEO@Zein和水凝胶的微观形貌和结构进行表征,对水凝胶的抑菌性能、力学性能、溶胀保湿性、降解性、血液相容性进行研究。结果表明:BEO@Zein形成了以BEO为核、Zein为壳的纳米球形结构(平均粒径为56.3 nm),显著降低了BEO挥发性。BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶可以缓慢释放BEO,从而表现出优异的缓释抑菌性能。因此,BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶具有良好的抑菌持久性(超过72 h)。此外,水凝胶还表现出显著的抗细菌生物膜性能。BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶的力学性能、溶胀保湿性、降解性和血液相容性均表现良好。研究表明:BEO@Zein/PVP-PVA水凝胶是一种良好的伤口敷料材料。

关键词：伤口敷料抑菌性能纳米罗勒精油纳米沉淀法水凝胶

电沉积NiCu合金锚定Co_2P纳米线调控电子结构增强的析氢反应

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高等学校化学学报 2024年第4期45卷 87-95页

作者：刘文欢王康康窦嘉阳张彤琛董社英西安建筑科技大学化学与化工学院西安710055

发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键.本文以泡沫镍(NF)为基材,通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co_(2)P/NF.研究发现,晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的... 详细信息

发展高效稳定的析氢反应(HER)是实现电解水技术广泛应用于工业的关键.本文以泡沫镍(NF)为基材,通过水热-热解-电沉积法合成了具有三维高分散非均相的HER催化剂CuAl@Co_(2)P/NF.研究发现,晶面与非晶面异质结的形成增加了该催化剂自身的活性位点,各元素之间的协同作用使体系内Co原子核外电子重新排布,降低了对吸附H^(*)的吸附能力,加快了析氢反应过程中的反应动力学.该催化剂在碱性和酸性介质中均表现出良好的HER活性和稳定性,电流密度为10 mA/cm^(2)时的过电势分别为83和27 mV,尤其在碱性环境下连续工作72 h后的电位基本保持不变.

关键词：磷化物镍铜合金异质结电催化析氢反应

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五氧化二钒薄膜材料制备方法研究进展

材料导报 2024年第5期38卷 111-119页

作者：杜金晶孙晔朱军李倩王斌刘景田孟晓荣西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 陕西省膜分离技术研究院西安710055

由于V^(5+)的饱和氧化态,五氧化二钒成为钒体系中最稳定的氧化物。作为功能材料,五氧化二钒薄膜在众多科学领域有着巨大的应用潜力,因而受到越来越多的关注。这主要归功于其特殊的层状结构、高能量密度、良好的化学和热稳定性以及优异... 详细信息

由于V^(5+)的饱和氧化态,五氧化二钒成为钒体系中最稳定的氧化物。作为功能材料,五氧化二钒薄膜在众多科学领域有着巨大的应用潜力,因而受到越来越多的关注。这主要归功于其特殊的层状结构、高能量密度、良好的化学和热稳定性以及优异的光学和电学性能。五氧化二钒薄膜的制备方法很多,采用不同的实验方法在不同衬底上制备的五氧化二钒薄膜因化学成分和组织结构差异而造成其电学、光学性能也存在显著的差异。本文详细阐述了五氧化二钒薄膜现有的制备技术,并对五氧化二钒薄膜材料应用的发展趋势进行了展望,以期为五氧化二钒薄膜产业的发展提供参考。

关键词：五氧化二钒薄膜溶胶-凝胶法溅射法喷雾热解法

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椰壳纤维加筋土遗址生态注浆材料的性能

建筑材料学报 2024年第1期27卷 90-98页

作者：芦苇骆望李东波刘秦龙刘加平西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室陕西西安710055 西安建筑科技大学理学院陕西西安710055 西安建筑科技大学建筑学院陕西西安710055

为提升土遗址注浆料的力学性能,以椰壳纤维掺和糯米浆、烧料礓石以及黄土改性注浆料为研究对象,研究了椰壳纤维长度和掺量(质量分数)对土遗址注浆料流动性、收缩性、抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:椰壳纤维的掺量和长度越大,浆体... 详细信息

为提升土遗址注浆料的力学性能,以椰壳纤维掺和糯米浆、烧料礓石以及黄土改性注浆料为研究对象,研究了椰壳纤维长度和掺量(质量分数)对土遗址注浆料流动性、收缩性、抗压强度和抗折强度的影响.结果表明:椰壳纤维的掺量和长度越大,浆体的流动性越低,而椰壳纤维的长度与浆体的收缩率无明显相关性;椰壳纤维良好的桥接能力可以有效提高浆体固化后的抗压强度、抗折强度和延性;椰壳纤维的长度和掺量均存在最优值,建议最优配比为纤维长度6 mm、掺量0.5%~0.6%,此时浆体固化后的抗压强度、抗折强度分别提升49.09%和32.08%;过多、过长的椰壳纤维易发生弯折、团聚,导致浆体的流动性和强度大幅降低.

关键词：椰壳纤维土遗址生态注浆材料力学性能增强机理

裂隙封护土遗址压力型锚固系统界面应力传递与承载性能解析方法

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力学学报 2024年第1期56卷 198-211页

作者：芦苇孙浩朗李东波闫笑琦王奕妃西安建筑科技大学西部绿色建筑国家重点实验室西安710055 西安建筑科技大学理学院西安710055

土遗址锚固工程中,压力型锚杆相比于全长黏结拉力型锚杆而言具有高承载力和耐易溶盐侵蚀的优势,但由于此类锚固系统传力机理尚不明确,导致其在实际工程中的应用受到严重制约.本文将遗址稳定体内锚固段分为弹性压缩段和黏结-滑移段两部分... 详细信息

土遗址锚固工程中,压力型锚杆相比于全长黏结拉力型锚杆而言具有高承载力和耐易溶盐侵蚀的优势,但由于此类锚固系统传力机理尚不明确,导致其在实际工程中的应用受到严重制约.本文将遗址稳定体内锚固段分为弹性压缩段和黏结-滑移段两部分,分别基于线性弹簧和浆体/土体界面黏结-滑移强化型本构建立简化力学模型,对界面黏结-滑移全过程,即弹性阶段、弹性-强化阶段和强化阶段进行理论解析,推导了各阶段对应的位移、应变以及剪应力分布等计算公式,给出了压力型锚杆极限抗拔承载力解析解.结果表明,峰值载荷前载荷-位移曲线理论值与试验值吻合较好;弹性压缩段占比与锚固长度对载荷-位移关系的影响主要体现在弹性-强化阶段.参数敏感度分析表明,忽略弹性压缩段影响时,锚固长度与极限承载力线性相关;浆体弹性模量主要影响界面应力随载荷增加时的传递进程,对承载力影响有限;黏结-滑移模型的剪应力峰值对承载力有显著影响.该解析方法对土遗址压力型锚杆锚固系统传力过程分析具有良好适用性.

关键词：压力型锚杆浆体/土体界面黏结-滑移模型承载力土遗址锚固

基于多策略改进麻雀搜索算法的并联冷机系统节能优化

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控制与决策 2024年第6期39卷 1810-1818页

作者：于军琪薛志璐赵安军杨思远宗悦西安建筑科技大学信息与控制工程学院西安710300 西安建筑科技大学建筑设备科学与工程学院西安710000

针对并联冷机系统负荷分配优化问题,提出一种基于多策略的改进麻雀搜索算法,以系统功耗最小为优化目标,以各冷机的部分负荷率为优化变量进行求解.在改进算法中,首先,针对基本麻雀搜索算法初始解的质量差且不均匀问题,引入混沌序列机制... 详细信息

针对并联冷机系统负荷分配优化问题,提出一种基于多策略的改进麻雀搜索算法,以系统功耗最小为优化目标,以各冷机的部分负荷率为优化变量进行求解.在改进算法中,首先,针对基本麻雀搜索算法初始解的质量差且不均匀问题,引入混沌序列机制对位置初始化;然后,针对算法初期易早熟导致搜索精度低的问题,提出将粒子群算法中的速度概念引入发现者的位置更新公式中,提高算法的寻优精度.为了避免算法长期陷入局部最优,结合狼群算法猛狼的跟随策略优化跟随者的位置,自适应调整个体权重提高算法的收敛速度;接着,选取两个测试案例对所提出算法的性能进行详细测试,并与其他常用算法对比,改进的麻雀搜索算法在案例中最高分别可节能17.8%和23.97%;最后,运用实际系统仿真平台验证所提出改进算法收敛快、运行时间短、鲁棒性好的优点.

关键词：负荷分配节能麻雀搜索算法混沌序列粒子群算法狼群算法