DreamBlooms/HansPub-15000-to-45000 huggingface dataset:
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user: 4. 基于h m 的黑体辐射公式与基于h的黑体辐射公式一致性论证 1900年，马克斯﹒普朗克 [ 22 ] 在研究物体热辐射时，运用内插法，推导出黑体辐射的两个公式： (8) (9) 式中 为辐射黑体单位体积光子频率间隔 的能量密度，单位是W∙s 2 /m 3 ； 为式(8)右边乘以 黑体辐射的能量密度，单位是W∙s/m 4 ； 为光子波长， 为光子的频率，单位是Hz，K为波尔兹曼常数，单位是J/K， 为绝对温度，单位是K。 普朗克将能量元素解释为一个能量单元 。在这里， 实际上为原子轨道电子或金属导带自由电子的能量。如果将 作为一个能量单元，那么这个能量单元是由相应轨道电子发射的一定数量的光子组成的。基于这样的解释，普朗克黑体辐射公式是更加合理的。 1906年，爱因斯坦 [ 23 ] 认为，普朗克先生在他的黑体辐射理论中给物理学引进了一个新的假说性元素，即光量子假说，并将能量元素定义为光量子。这样就将光子的能量与轨道电子能量等同起来，并奠定了光子静止质量为零的理论基础。 在特定温度的辐射黑体中，不同波长的光子具有不同的动质量，它们各自占有一定的空间。某一特定空间，如果被波长短的光子占有，能量就大，如果被波长长的光子占有，能量就小。因此，对普朗克黑体辐射公式可以进行重新思考和修正，以光子静止质量常数假设为基础，给出一个新的黑体辐射公式。毋用置疑，普朗克黑体辐射公式与黑体辐射实验数据吻合得很好，新的黑体辐射公式计算的结果应与普朗克黑体辐射公式计算的结果应是完全一致的。新的黑体辐射公式的原理是，在单位时间、单位面积的黑体辐射中，每一波段(或频率段)辐射的能量等于该波段(或频率段)辐射光子的动质量乘以光速c的平方再乘以每秒辐射光子数，即用式(4)右边乘以每秒辐射光子数： (10) 式中： 为黑体单位面积以频率间隔 每秒辐射某一频率光子的能量，单位是Wm 2 /s； 为相应光子的波长，或辐射该光子的轨道电子的波长， 为电子质量， 为电子的康普顿波长， 为相应辐射光子的波数，或辐射该光子的轨道电子的波数，单位是/m，K B 为波尔兹曼常数，单位是J/K，T为黑体绝对温度，单位是K。 将式(10)右边乘以 ，得到下列黑体辐射公式： (11) 式中 为式(10)右边乘以 黑体辐射某一波长光子能量，单位是W∙m/s 2 。在式(8)、(9)、(10)、(11)中，e的指数项是相等的： (12) 原子核外轨道电子能量等于电子的质量 乘以 再乘以电子的康普顿波长 与相应辐射光子波长 (或电子在该轨道上的波长 )的比值。这样，进一步证明了 为原子核外轨道电子或金属导带自由电子的能量。将式(8)中 代替式(10)的 ，可以推导出下式，计算光子的运行速度 ： (13) 式(8)中普朗克常数 为6.626069574 × 10 −34 J∙s，式(8)和式(13)中，K、K B 为1.3806488 × 10 −23 J/K，θ、T为绝对温度， 为2.99792458 × 10 8 m/s [ 10 ] ， 为3.14159265358979，计算得v = 299，792，457.9999999335677253410648 m/s。从式(10)可以推导出下式，进一步论证并计算光子静止质量常数 ： (14) 在这里，将普朗克黑体辐射公式的计算结果与新的黑体辐射公式的计算结果进行比较，以检验两者的一致性。设太阳表面温度为6000 K，向空间不断辐射各种不同波长的光子，用式(8)与式(10)分别计算7种可见光子辐射能量密度 、辐射能量 ，并用式(10)计算光子的质量m和能量E。计算结果见表1。 两式计算结果是完全一致的。将式(9)与式(11)的计算结果进行比较，也是完全一致的。这样，光子静止质量常数不仅可以用来计算黑体辐射，而且可以更深刻地揭示黑体辐射的物理机制。
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user: 6. 结论 本文基于对吸收光谱、黑体辐射和光电效应的原理与实验的研究，论证了普朗克常数 不是光子的能量常数，而是原子核外轨道电子或金属导带自由电子的能量常数，同时论证了光子静止质量常数 的合理性。这两个常数在上述每一实验中，能够同时予以检验和证明。本文对“吸收光谱”进行新的解释， Table 3 The relationship between the electronic frequency and the electron energy of the conduction band ground stat (nm) 365 404.7 435.8 546.1 577 (10 12 Hz) 1.72401310746 1.2647932629 1.01012878795 0.5147574338 0.436407009 (10 −22 J) 11.4234307965 8.38060815639 6.71140536443 3.410818570179 2.89166320586 表3. 导带基态电子频率与能量的关系 Table 4 The relationship between the cutoff voltage and the incident photon energy densit (nm) 365 404.7 435.8 546.1 577 (V) 1.7004134718 1.2474797865 0.99901372 0.5077110327 0.4304331298 (10 44 /s 3 ) 3.67753838 2.6979642713 2.16059879495 1.098042822979 0.930911441 表4. 截止电压与入射光子的能量密度的关系 Table 5 Comparing the calculation methods of two Planck’s constants based on experimental dat (nm) 365 404.7 435.8 546.1 577 (10 −34 J∙s) (10 −34 J∙s) (10 14 Hz) 8.213492 7.40777 6.879129 5.489699 5.19571 (10 12 Hz) 1.72401 1.26479 1.01288 0.51475 0.43641 (V) 仪器1 1.90 1.47 1.26 0.74 0.63 6.562778 6.57985903 仪器2 1.96 1.53 1.30 0.79 0.69 6.57905 6.60511146 仪器3 1.76 1.29 1.06 0.55 0.49 6.592288 6.64710884 理论值 1.70041 1.24748 0.99901 0.50771 0.43043 6.574961 6.62606957 表5. 基于实验数据的两种普朗克常数h计算方法比较 认为“吸收光谱”是“弹性碰撞散射光谱”，当入射光子能量等于轨道电子(或自由电子)能量时，“发生弹性碰撞吸收”，当入射光子波长等于轨道电子(或自由电子)波长时，“发生弹性碰撞散射”。以光子静止质量常数 建立新的黑体辐射公式，论证了两种黑体辐射公式计算结果的一致性。以光电效应实验数据检验了普朗克常数 和光子静止质量常数 。本文提出光子(或基本粒子)静止质量常数假设，对普朗克常数假设进行新的解释，为物理学相关理论与实验的发展以及相关学科的发展提出了新的思路。
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user: 摘 要 本文提出在制动盘热机耦合分析时考虑安全余量，以200 km/h高速列车为例，设计了4种安全余量仿真方案，分析两次紧急制动工况下制动盘温度场和应力场，结果表明增加减速度方案的计算安全系数最高，增加速度方案的计算安全系数最低，增加轴重方案和降低制动盘许用范围方案居中。 关键词 :制动盘，热机耦合，安全余量，方案设计，计算安全系数
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user: 1. 引言 高速列车制动装置基本上采用盘形制动，在制动过程中制动盘最高温度和受到的最大应力关乎到制动装置工作的稳定性和列车运行的安全性。通过试验的方法精确获取制动盘瞬时温度和应力分布是比较困难的，目前普遍采用数值模拟的方法来预测制动盘在整个制动过程中的温度场和应力场。尽管有限元仿真方法很成熟，也能在一定程度上很好的反映出制动盘的温度场和应力场大致分布以及变化趋势，但由于在建立仿真模型、施加边界条件过程中存在诸多简化和假设，仿真所得结果与实际情况可能会有些出入。仅仅以仿真结果直接作为制动盘在实际设计和使用过程中的依据，会存在一定的风险。为此，本文提出在制动盘热机耦合仿真分析中适当地考虑安全余量，以200 km/h高速列车为例，针对仿真过程中涉及到的参数，设计了不同的安全余量方案，并将每个方案的仿真分析结果进行对比，分析每种方案不同的适用情况。
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user: 2. 方案设计 直接将有限元数值模拟结果作为制动盘实际设计和使用时的依据会存在一定的风险，针对这一问题可以在仿真分析的过程中考虑一定的安全余量。采用热流密度法来模拟制动盘温度需要先计算制动过程中热流密度随时间的变化关系，热流密度公式 [ 1 ] 见式(1)。根据热流密度的计算公式，可以分别就车辆轴重、制动时的最高速度，紧急制动减速度以及材料的许用范围考虑设定安全余量。根据列车实际运营环境的复杂程度以及工作人员对安全的重视程度，可对仿真过程中涉及的参数设定不同的安全余量值。本文设计4种仿真方案，以仿真过程涉及到的车辆参数原始值为基础，相应的加重20%作为算例。仿真过程中涉及到的车辆及运行参数原始值见表1，各个方案计算涉及到的变动参数见表2。 (1) 其中： (2) 为动能转化成热能的效率，参照文献 [ 2 ] 。取 ； 为轴重，kg； 为制动减速度，m/s 2 ； 为制动初速度，m/s； 为制动时间，s； 为摩擦面数目； 为摩擦面积，m 2 ； 为热流分配系数； 分别为制动盘的密度、导热系数和比热容， 分别为闸片的密度、导热系数和比热容。
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user: 3. 模型建立 3.1. 有限元建模 本文以200 km/h高速列车制动盘为研究对象，考虑安全余量，分析制动盘在两次紧急制动工况下的温度场和应力场分布情况。在Pro/E中建立制动盘的三维几何模型，考虑到制动盘结构和载荷上的循环对称性，取单侧制动盘九分之一为分析对象。将分割后的几何模型导入到Hypermesh进行网格划分，建立离散的有限元模型如图1所示。该模型包含34，734个节点，162，210个单元。 3.2. 材料参数 本文采用的制动盘材料为25Cr2MoVA，与之配对的闸片材料为粉末冶金。摩擦副材料参数见表3，制动盘的相关性能参数见表4。 3.3. 热流密度 列车制动的过程实际上是动能转化成热能的过程。制动盘与闸片摩擦作用产生热量，随着制动过程的进行，流入制动盘的热量在制动盘内部传导，同时制动盘表面与空气进行对流散热和辐射散热。 根据传热学理论 [ 3 ] [ 4 ] ，对于无内热源的各向同性材料，其热传导方程为： (3) Table 1 Basic values of vehicle and operating parameter 轴重 kg 制动初速度 km/h 紧急制动减速度 m/s 2 启动加速度 m/s 2 空走时间 s 摩擦面积 cm 2 16，000 200 1.2 0.6 2.5 1706 表1. 车辆及运行参数基础值 Table 2 Variable parameters refer to different simulation scheme 方案 轴重 kg 最高车速 km/h 紧急制动减速度 m/s 2 材料许用温度 ℃ 材料许用应力 MPa 方案一 19，200 200 1.2 510 785 方案二 16，000 240 1.2 510 785 方案三 16，000 200 1.44 510 785 方案四 16，000 200 1.2 425 654 表2. 不同仿真方案计算涉及到的变动参数 图1. 单侧制动盘九分之一仿真分析模型 Table 3 Material parameters of friction pai 材料种类 密度 kg/m 3 弹性模量 GPa 泊松比 -- 导热系数 W/(m·˚C) 比热容 J/(kg·˚C) 热膨胀系数 10 −6 /˚C 25Cr2MoVA [ 5 ] 7840 214 0.3 41.8 460 11.5 粉末冶金 [ 6 ] 5500 200 0.3 74 436 11 表3. 摩擦副材料参数 Table 4 Reference performance parameters of 25Cr2MoVA dis 许用温度(˚C) (MPa) (MPa) 510 ≥930 ≥785 表4. 25Cr2MoVA制动盘相关性能参数 其中：T为物体的瞬态温度，℃； 为材料密度，kg/m 3 ；c为材料比热容，J/(kg·℃)； 为材料导热系数，W/(m·℃)；t为过程进行时间，s。 其初始条件为： (4) 在制动盘所有的换热界面上 (5) 在参与摩擦的界面上 (6) 其中： 为物体的初始温度，℃； 为制动盘瞬时温度，℃； 为各界面的法向单位向量； 为摩擦界面的法向单位向量； 为各界面的对流换热系数，W/(m 2 ·℃)； 为摩擦界面的对流换热系数，W/(m 2 ·℃)； 为各界面的辐射换热系数，W/(m 2 ·℃)； 为摩擦界面的辐射换热系数，W/(m 2 ·℃)； 为斯蒂芬–波尔兹曼常数，W/(m 2 ·℃ 4 )。 相比较对流散热而言，辐射对散热的贡献不大，故而可以仅考虑对流散热对制动盘温度的影响。无内热源的各向同性材料的热传导方程在marc中可转化为如下温度场仿真计算模型 [ 7 ] ： (7) 其中： 为比热矩阵； 为温度对时间的导数； 为传导矩阵； 为对流换热系数矩阵； 为节点温度向量； 为节点热流率向量。 将相应的参数代入热流密度公式计算各个方案热流密度随时间变化的曲线如图2所示。 3.4. 对流换热系数 [ 8 ] [ 9 ] 制动和加速过程中，制动盘处在强迫对流状态，而内圆周部分可以认为是自然对流换热状态。 气流通过制动盘摩擦面可以采用纵掠平板对流换热模型。气流纵掠平板的雷诺数 ，根据空气流动状态，盘面的对流换热系数为： 层流， ， (8) 湍流， ， 图2. 热流密度随时间变化曲线 (9) 气流通过制动盘盘缘可以采用横掠单管的模型。气流横掠单管时， ，在 ， 时，其对流换热系数为： (10) 气流通过散热筋可以采用横掠管束的模型。气流横掠管束时，其对流换热系数为： (11) 其中： 为普朗特常数，通过文献 [ 10 ] 查得 ； 为空气导热系数，通过文献 [ 10 ] 查得 ； 为空气运动粘度，通过文献 [ 10 ] 查得 ； 为空气来流速度，m/s，可近似认为是车速； 为制动盘特征尺寸，m；系数 可通过文献 [ 10 ] 查得。自然对流换热系数取5W/(m 2 ·℃)。根据式(8)~式(10)，代入相应的参数计算可得各个方案制动盘制动过程中的对流换热系数如图3所示。 3.5. 热应力方程 marc求解热应力场时不必再重新建立有限元模型，可以通过软件中的热机耦合模块，将已求解的节 图3. 不同方案的对流换热系数随时间变化曲线 点温度值作为载荷施加到制动盘结构分析模型上。热应力的计算方程 [ 11 ] 为： (12) 其中： 为热应力，MPa； 为热膨胀系数，℃ −1 ； 为弹性模量，MPa； 为物体的初始温度，℃； 为制动盘瞬时温度，℃。
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user: 4. 结果分析 车辆及运行参数的改变，热流密度也随之改变。各个参数在热流密度公式中位置不一样，对温度场和应力场仿真结果的影响也就不一样。增加轴重或者降低材料许用范围来考虑安全余量，因不涉及列车运动学参数，故仿真时间与列车运行时间一致。现将四个方案温度最大时刻的温度云图及应力最大时刻的应力云图汇总列于表5中。各个方案中制动盘最高温度节点的温度时间历程曲线和最大应力节点的应力时间历程曲线绘制如图4、图5所示。 从温度和应力随时间变化的曲线来看，方案二的温度最高、热应力最大，方案一次之，方案三再次之，方案四温度和热应力均最小。即速度增加20%模拟出来的工况最苛刻，其次是轴重增加20%，紧急制动减速度增加20%紧随其后。为量化各个方案计算结果的安全程度，引入计算安全系数，其公式为： (13) (14) 其中， 、 分别为温度℃计算安全系数和应力计算安全系数； 、 分别为制动盘许用温度和计算温度，℃； 、 分别为制动盘许用应力和计算应力，MPa。不同方案的温度和热应力计算安全系数见表6。 Table 5 Maximum temperature nephogram and maximum thermal stress nephogram of different scheme 方案 温度云图 温度标尺 ℃ 最高温度 ℃ 应力云图 温度标尺 ℃ 最大热应力 MPa 方案一 396.6 450.6 方案二 434.4 474.3 方案三 349.0 407.0 方案四 333.5 371.1 表5. 不同方案最高温度及最大热应力云图汇总 图4. 不同方案最高温度节点的温度时间历程曲线 图5. 不同方案最大热应力节点的应力时间历程曲线 Table 6 Calculating safety factors of temperature and thermal stress of different scheme 方案一 方案二 方案三 方案四 1.29 1.17 1.46 1.27 1.74 1.66 1.93 1.76 表6. 不同方案的温度和热应力计算安全系数 从计算安全系数来看，方案三的 和 均最大，方案二均最小，即减速度增加20%的方案最为保守，速度增加20%的方案最苛刻，轴重增加20%和许用范围降低20%居中。
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user: 5. 结论及建议 (1) 在模拟制动盘温度场和应力场的过程中，对于使用条件比较苛刻的情况可以考虑增加仿真时的最高车速，对于使用条件比较宽松的情况可以考虑增加仿真时的减速度； (2) 在模拟制动盘温度场和应力场的过程中，增加轴重或者降低材料许用范围来考虑安全余量的方案能够保证仿真时间与实际运行时间一致。
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user: 摘 要 本文给出并证明了有限维单模李超代数 具有非退化的结合型并且讨论了李超代数 的限制性。 关键词 :单模李超代数，结合型，限制李超代数
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user: 1. 引言 目前，有限维单模李超代数的分类问题还没有解决，所以文献 [ 1 ] 构造了新的有限维单模李超代数 ，并确定了它的单性，文献 [ 2 ] 确定了 的导子超代数。 为了将 与已有的有限维单模李超代数进行比较，文本讨论了 的结合型和限制性。
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user: 2. 回顾 下面将文献 [ 1 ] 构造的有限维单模李超代数 作简要回顾。用 表示正整数集， 是特征数为 的域，设 ， 为域 上具有 个未定元 的外代数。 定义： ， 。 令 。 对 ，令 ，且约定 ，则 构成 的一组 -基底。 令 ， 为满足 ， 的截头多项式代数。 表示整数模 的剩余类环， ，设 ，定义： ，于是 ， 为 的 -基底。 设 ， 为模2的剩余类环，令： 于是 是由 的 -阶化诱导出的结合超代数。 若 ，将 简记为 ，于是 是 的一个 -基底。令 ，则 是 -阶化的超代数，且 。 令 。 对 ，令 为 对 的偏导子，则 可以扩充为 的导子，使得对 ， 。 设 ，若 ，则令 ，使得 ； 设 ，若 ，约定 ，那么对任意的 ，有 ，于是，若 ，则 ，而若 ，则 。 设 ，定义 ，那么： 令 ，那么 为 的导子超代数 的子代数， 为 一组 -基底。下面简记 为 。 令 ，其中： ， 那么 是 -阶化李超代数。
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user: 3. 结合型 引理3.1 [ 3 ] ：设 是有限维单 -阶化李超代数，置 。假设 是一个超对称双线性型，并且满足下列条件： (a) 是 -不变的，即 ； (b) ，对 ； (c) 是 -不变的，即 。 那么 是 上的结合型。 本文定义 ，使得 ，其中 ， ，显然 是线性的。 定理3.2 [ 4 ] ： 具有非退化的结合型。 证明：因为 ，其中 ， 所以： ， 定义函数 ，显然 是双线性和超对称的。又因为 ，所以 。下面验证 满足引理3.1中的三个条件： 先验证(a)，任取 中的基向量 、 ， 中的基向量 ，其中 且 。 若 ， ， 或 ，有： 其中， ， ，且 。 若 ，有： 若 ，有： 因此当 时 若 ，有 若 ，因为 ，由 定义，上式中除了第四项和第六项其余项均等于0。对于这两项，我们只需讨论 ，且 的情况，其余情况这两项均等于0。若 ，由于 ，所以第四项和第六项相加等于0；若 ，由于 ，所以第四项和第六项相加也等于0。 若 ，因为 ，由 定义，上式中第二项和第七项等于0。对于其余项，我们只需讨论如下几种情况： ①若 且 ，则上式等于 由于 ，则该式等于0。 ② 且 ，则上式等于 由于 ，则该式等于0。 ③若 ，由①②可知上式等于0成立。 所以， 是 -不变的。 再验证(c)，任取 中的基向量 ， 中的基向量 ， ， 中的基向量 ，其中 且 ， ，有 若 ，则由 定义，上式等于0。 若 ，则上式等于 由 定义，该式等于0。 若 ，则上式等于 由 定义，该式等于0。 若 ，则上式等于 由 定义，该式等于0。 另一方面， 由 定义，该式等于0。 综上所述， 是 -不变的。 最后验证(b)，任取 中的基向量 ， 中的基向量 ，其中 ，有 ，所以对任意的 ， 成立。 综上，由引理3.1可知， 是 上一个结合型显然， 。由 的单性，知 是非退化的。
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user: 4. 限制性 引理4.1 [ 5 ] ：设 是域 上的李超代数， 是 的一组 -齐次基底。如果存在 ，使得对任意的 ，有 ，其中 ，若 ； ，若 ，则 是一个限制李超代数。 定理4.2：有限维模李超代数 是限制李超代数。 证明：设 与 分别为 和 的一组基，下面证明 为内导子。下面分两种情况讨论： (1) ，则 。 对任意的 ，因 是偶导子，由Leibniz公式，有： 又 ，而 是特征为 的域上的李超代数，所以有： 所以， 。 (2) ，则 。 对任意的 ，因为： 所以 。 由 是偶导子及 是特征为 的域上的李超代数，仿照(1)，有 所以， 由于 ，所以 都为内导子，因此有限维模李超代数 是限制李超代数。
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user: 摘 要 生态文化研究近年来在我国逐渐受到较多关注，面对日益加剧的生态环境问题，传统的产业结构优化理论面临严峻考验。本文基于生态文化理念，采用“驱动力–压力–状态–影响–响应”(DPSIR)模型，尝试构建了5个子系统共32个指标的评价指标体系，旨在对生态文化视角下的产业结构进行综合评价。 关键词 :生态文化，产业结构优化，DPSIR模型
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user: 1. 前言 伴随着工业化进程的加速，资源约束趋紧、环境污染严重和生态系统退化等问题已经严重威胁到人类的生存与发展。面对这些问题，树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文化理念逐渐提上了议事日程。生态文化是人与自然和谐共存、协调发展的文化是社会文化体系的一个组成部分，它在一定程度上反映了人们对人和自然、社会和自然关系认识的整体水平，也反映了现实社会生活和实践中人们对待自然环境的态度和政策的状况 [ 1 ] 。而产业结构优化作为经济结构调整的重要手段，是人类作用于生态环境系统的主要环节。因此，本文尝试从生态文化建设的视角出发，构建生态文化视角下产业结构优化评价指标体系，希望通过该指标体系对产业结构发展水平进行测度，并更深层次地认识产业结构现状与不合理因素，准确把握产业结构调整方向，最终实现经济、自然与社会相协调的可持续发展道路。
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user: 2. 生态文化的内涵 生态文化是一种社会文化现象，既具有文化的属性，但它也是一种社会意识形态。生态文化追求的是人与自然和谐发展的生活方式。学术界普遍认为，生态文化有广义和狭义之分。广义的生态文化指人类在社会历史发展进程中所创造的反映人与自然关系的物质财富和精神财富的总和 [ 2 ] 。这种定义下的生态文化与生态文明的含义大体相当，是人们的一种生态价值观。狭义的生态文化是一种社会文化现象，即以生态价值观为指导的社会意识形态。
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user: 3. 生态文化视角下的产业结构优化 生态文化建设与产业结构优化是相互促进、相互融合的。生态文化视角下的产业结构优化就是运用生态文化的理念来指导产业结构优化调整，把生态文化的理念融入到产业选择、布局、发展的全过程中，构建资源节约和环境保护的空间格局、生产方式以及产业结构，最终实现经济效益、生态效益和社会效益相协调的可持续发展，其本质就是可持续的产业发展模式。
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user: 4. DPSIR评价模型 构建评价指标体系的方法有多种，例如层次分析法、棱柱模型、DEA和“驱动力–压力–状态–影响–响应”(DPSIR)模型等，其中“驱动力–压力–状态–影响–响应”(DPSIR)模型在衡量与评价环境与可持续健康发展等方面应用比较广泛。DPSIR模型从系统论角度分析人与环境系统的相互作用，现已逐渐成为解决环境与经济的因果关系的有效工具，具有综合性、系统性、整体性、灵活性等特点。 DPSIR模型最早是由经济合作与发展组织(OECD)在1993年提出，是在“压力–状态–响应”(PSR)模型以及“驱动力–状态–响应”(DSR)模型的基础上发展而来，该模型包括驱动力(Driving Force)、压力(Pressure)、状态(State)、影响(Impact)和响应(Response)等5个方面 [ 3 ] 。“驱动力”是指造成生态环境变化的潜在原因；“压力”是指人类活动对自然资源和生态环境变化的影响，是环境的直接压力因子；“状态”指资源环境与经济产业在上述驱动力和压力作用下所处的状况，即生态文明建设中的环境污染水平；“影响”指系统所处的状态反过来对人类健康和经济结构的影响；“响应”则指人类为了改善上述状态而采取的积极有效措施与对策，从而实现产业的可持续健康发展。该模型分析反应了经济社会发展以及人类活动与资源环境之间的相互作用与影响关系，有效整合了资源、经济、环境与人类健康问题。
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user: 6. 数据处理 6.1. 数据的标准化处理 为消除各评价指标单位、数量级、数据性质等量纲存在的差异，需要对数据进行标准化处理，采用线性插值法对数据进行无量纲化。 对于正指标(具正功效)，即越大越优的指标： 对于负指标(具负功效)，即越小越优的指标： 其中r ij 为第i年第j项指标的标准化值，x ij 为第i年第j项指标的实际值，max(x ij )与min(x ij )为第j项指标的最大值和最小值。 6.2. 确定指标权重。 常用的权重确定的方法有主观或客观的赋权法，主观的赋权法主要是针对专家经验打分赋值，对重要指标进行打分，如专家打分法、评价区间统计法等。但主观赋权法由于人为主观因素会在一定程度上影响权重的公正性和客观性。为避免上述影响，可采用客观赋权法中的熵值法确定权重 [ 17 ] ，其得出的结果主要是依据客观数据，几乎不受主观因素干扰，达到更趋自然、生态化。其基本步骤如下： 1) 计算第i年份第j项指标值的比重： 2) 计算指标信息熵： 3) 计算信息熵冗余值： 4) 计算指标权重： 式中，r ij 为第i年第j项指标的标准化值， ， ， m为评价年数，n为指标数。 6.3. 计算综合指数。 在指标层数据标准化和权重确立的基础上，主要使用加权法计算各准则层的指数值，再加总得到综合评价指数值评分，其公式为： 式中，r ij 为第j个指标标准化处理后的数值，w j 为其权重。
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user: 7. 结束语 生态文化是一种新的文化选择，反映了人与自然和谐的生存方式。依据生态文化理念，进行产业结构优化评价的调整是产业结构优化发展的新趋势，意在通过优化产业结构实现工业化进程与生态文化建设的同步发展，按照生态文化建设的要求，发展生态经济、循环经济，优化工业内部结构，实现工业的可持续发展。本研究将DPSIR模型用于构建生态文化视角下产业结构优化评价体系，构建了包涵上述五大类指标集的评价体系，旨在弥补之前相关研究选取指标的片面性。但指标集的选择仍是一个动态的过程，所选取的这些指标尚需在实践中进一步验证和完善，仅作相关优化产业结构研究提供必要参鉴。
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user: 摘 要 本文以硫脲为硫源采用水热法在铜片表面原位制备出Cu 2 S薄膜材料，采用XRD、SEM以及ABIOS表面光度仪等多种表征手段，分别考察了表面活性剂EDTA-2Na和醋酸铜对Cu 2 S薄膜晶体结构、形貌及表面粗糙度的影响，并进一步研究了不同条件下所得薄膜的光催化性能。结果表明，醋酸铜能够抑制Cu 2 S晶体树枝状生长，在降低薄膜表面粗糙度的同时也降低了薄膜的密实性；醋酸铜和表面活性剂共同作用能够在一定程度上提高晶体的致密性；只加入表面活性剂EDTA-2Na所获得的薄膜的光催化性能最好，对亚甲基蓝在80 min的光催化降解效率可达92.8%，主要是由于薄膜表面Cu 2 S分布均一、颗粒尺寸较小导致。 关键词 :Cu 2 S薄膜，水热法原位制备，光催化性能
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user: 1. 引言 自上世纪开始，逐渐加剧的环境污染和能源枯竭已经引起了许多全球性问题，为了人类社会的持续发展，探索环境修复和清洁能源已成为一项紧迫的任务。光催化氧化作用是一种基于反应生成强氧化还原性物质与废水中的有机物反应，将有机污染物氧化分解成H 2 O、CO 2 等小分子来达到去除有机污染物的方法，其具有二次污染小、能够完全除去污染物同时还可以达到消毒杀菌的目的 [ 1 ] [ 2 ] 。光催化半导体材料，如Cu 2 S、TiO 2 、CdS、CuO等的能带结构一般是由填满电子的低能价带(Valence Band， VB)和空的高能导带(Conduction Band， CB)构成，价带与导带之间由具有一定宽度的禁带分开 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] 。 当以能量等于或大于半导体的禁带宽度(带隙能，E g )的光照射在半导体材料上时，价带里的电子会受到激发，越过禁带后进入导带，并且在导带上产生带有负电电荷的高活性电子(e − )，电子具有强还原性，同时在价带上留下带正电电荷的空穴(h + )，空穴具有强氧化性。从而在半导体材料表面产生了具有高度活性的光生电子–空穴对，电子–空穴对会在电场作用下发生分离并迁移到颗粒的不同表面位置分别与相应的物质反应生成强氧化还原性物质从而使得有机污染物分解 [ 7 ] [ 8 ] 。Cu 2 S作为一种新型光催化半导体材料具有较高的催化能力和较好的热稳定性及化学稳定性，对人体无害，价格低廉，原料充足，因此在光催化领域有着广泛的应用前景 [ 9 ] [ 10 ] 。 本文主要探索Cu 2 S薄膜材料在Cu片上的原位生长，研究水热反应过程中醋酸铜和EDTA-2Na对Cu 2 S薄膜形成中的作用。详细探究了醋酸铜和EDTA-2Na的加入对Cu 2 S薄膜的晶型生长、微观结构以及粗糙度的影响，以亚甲基蓝为模拟污染物，研究了不同条件下所制备的Cu 2 S薄膜材料在高压汞灯光照下对亚甲基蓝溶液的光催化性能。
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user: 2. 实验材料与方法 2.1. 实验材料 铜片(Cu)，分析纯，天津市科密欧化学试剂有限公司；硫脲((H 2 N) 2 CS， Tu)，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；醋酸铜(Cu(CH 3 COO) 2 ·H 2 O)，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；乙二胺四乙酸二钠(C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 ·2H 2 O， EDTA-2Na)，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；亚甲基蓝(C 16 H 18 ClN 3 S， MB)，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；双氧水(H 2 O 2 )，分析纯，南京化学试剂有限公司。 2.2. Cu 2 S薄膜的制备 先将铜片切割成多块儿大小相同(1.7 cm × 2.5 cm)的长方形以待备用。实验前取长方形铜片放入盐酸与去离子水按体积比1:2配置的清洗液中超声清洗10 min，以除去表面的氧化物等杂质，取出后分别用去离子水和无水乙醇交替冲洗3次，用氩气吹干。预处理后的铜片不宜长时间暴露在空气中，为防止其氧化，应立即放入配制好的前驱体溶液中。称取2 mmol的硫脲(Tu)各4份，分别与EDTA-2Na及醋酸铜按一定比例(具体的实验参数如表1所示)混合均匀后溶解在40 mL去离子水中，搅拌形成透明澄清溶液。然后将溶液与预处理好的铜片一起移入50 mL聚四氟乙烯内衬的高压釜中，密封后放入烘箱中120℃分别加热5 h，取出后空冷至室温，将所得样品分别用去离子水与无水乙醇冲洗各3遍，空气中自然干燥，即可得到表面呈黑色的薄膜产物。 2.3. 样品表征 实验样品采用日本理学的Miniflex 600 X-射线衍射仪进行物相表征分析，其测试条件为：电流、电压分别为15 mA、40 KV；Cu靶Ka激发；衍射角2θ测试范围：10˚~70˚；扫描速度：10˚/min。采用Hitachi S-4800型场发射扫描电子显微镜对样品进行微观形貌表征及能谱测试。 2.4. 光催化测试 由于本文中的样品为铜片上的薄膜，故整个光催化实验是在12 mL的试管中进行，模拟光源为高压汞灯(功率为200 W)。具体步骤如下：先在400 mL盛有100 mL的10 mg/L亚甲基蓝溶液的烧杯中加入1mL H 2 O 2 ，然后取10 mL加入放置5 × 5 mm Cu 2 S薄膜的试管里，确保Cu 2 S薄膜表面朝上，把试管放在高压汞灯下进行光催化实验，灯泡顶端距反应液面的距离为10 cm，开启灯源，每隔20 min取样一次，取上层清液用UV-2550型分光光度计测试亚甲基蓝溶液在400 nm~800 nm范围内的吸光度，取其最大吸收波长(λ max = 664 nm)处的吸光度A t ，通过亚甲基蓝溶液的吸光度–浓度标准曲线方程计算溶液浓度C t ，之后再根据公式： (1) 计算出光催化降解率。其中，C 0 是亚甲基蓝溶液的初始浓度，C t 是光催化进行到t时刻时的浓度。 2.5. 薄膜表面粗糙度的测试 本实验中采用 AMBIOS公司的XP-1型台阶仪测量薄膜的表面粗糙度。该仪器的工作原理是：当直径很小的金刚石探针沿样品表面扫描一段距离时，会随着样品表面的起伏而变化，使探针绕着弹性轴承 Table 1 Different experimental condition 编号 水热温度及时间 硫脲 醋酸铜 EDTA-2Na 1-1 120℃， 5 h 2 mmol 0 0 1-2 120℃， 5 h 2 mmol 0 2 mmol 1-3 120℃， 5 h 2 mmol 1 mmol 0 1-4 120℃， 5 h 2 mmol 1 mmol 2 mmol 表1. 不同样品的实验条件 转动，从而使反射镜的角度发生变化，最终导致经反射镜反射后打在光电探测器上的光斑的位置发生变化。光斑位置的变化会使上的电压值变化，电压值的变化经AD转换后便能输出样品表面的起伏变化曲线。表面粗糙度是用来表征样品表面具有的较小间距和微小峰谷不平度的，主要有： (2) (3) 其中Z为针尖上下移动的距离。测量时设置探针的移动速度为0.05 mm/s，扫描长度为0.3 mm，扫描过程中探针对样品的作用力为0.2 mg，数据点个数N为6204。
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user: 3. 结果与讨论 3.1. X-射线衍射分析(XRD) 不同条件下所制备样品的XRD图谱如图1所示，与Cu 2 S的标准JPCDS卡对照(JCPDS No. 33-0490)后发现，样品1-1，1-2，1-3，1-4在2θ = 23.8˚，24.7˚，27.2˚，30.2˚，32.8˚，33.6˚，35.4˚，36.2˚，37.3˚，38.6˚，40.8˚，45.9˚和48.3˚处的衍射峰分别对应于辉铜矿Cu 2 S的(122)，(212)，(-104)，(312)，(240)，(042)，(402)，(412)，(034)，(422)，(-316)，(630)，(106)晶面 [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] 。同时可以发现，在2θ = 43.4˚与50.7˚处较为明显的衍射峰与Cu的标准衍射峰一致，这是由于获得的Cu 2 S沉积在Cu片上的缘故。除此之外，未发现任何杂质和其它的衍射峰，表明合成的样品纯度较高未发生其它的副反应。样品1-1在45.9˚处的衍射峰强度非常大，这说明样品1-1条件下Cu 2 S主要沿(630)晶面生长且结晶度高，这样易生长成树枝状晶体。同时加入醋酸铜与EDTA-2Na的样品1-4比只加入EDTA-2Na的样品1-2或只加醋酸铜的样品1-3的衍射峰要强，晶体结晶性能好。只加入EDTA-2Na的结晶性稍好于只加入醋酸铜的样品，这说明EDTA-2Na对Cu 2 S薄膜的生长有一定的促进作用，而醋酸铜的加入对铜片的腐蚀作用阻碍了水热反应的进行。 3.2. 醋酸铜和EDTA-2Na对样品形貌与表面粗糙度的影响 图2为1-1和1-2样品的表面及断面扫描电镜照片。从图2(a)中可以看出，不加表面活性剂EDTA-2Na与醋酸铜获得的薄膜样品表面呈树枝晶态，树枝晶体尺寸较大且形状不统一，结合样品的XRD图谱，我们可以推测树枝晶的生长主要是沿(630)晶面进行 [ 14 ] 。样品1-1的晶体尺寸在1 µm至2 µm之间变化，薄膜易脱落，从图2(b)中可以看出，脱落的薄膜厚度约为3 µm。只加入EDTA-2Na后，获得的薄膜样品(如图2(c))表面晶体颗粒呈星状，且尺寸相对较均一约为200 nm，薄膜表面有部分孔洞，从截面图2(d)中可以看出，薄膜与铜基底接触紧密，薄膜内部晶体颗粒堆积紧密，没有太大的缝隙与孔洞，因此Cu 2 S薄膜与Cu基底的结合能力强，薄膜不易脱落。 只加入醋酸铜后，获得的薄膜样品(如图3(a))表面晶体颗粒呈圆球状，颗粒尺寸统一、大小一致约为 图1. 不同样品的XRD图谱 图2. 不同样品的SEM图：(a) (c)样品1-1和1-2表面形貌；(b) (d)样品1-1和1-2的截面形貌 150 nm，但薄膜表面球状颗粒团聚在一起，薄膜表面有大量的孔洞，从截面图3(b)中可以看出，薄膜内部疏松，Cu 2 S薄膜与铜基底接触不充分，这说明醋酸铜的加入可以有效地防止Cu 2 S晶体树枝状结构生长，从而降低薄膜的表面粗糙度，然而只加入醋酸铜会降低薄膜材料内部的密实性，使薄膜内部出现大量的孔洞，这也从侧面验证，表面活性剂EDTA-2Na对提高薄膜的密实度有着重要的贡献。在不加醋酸铜时，Cu 2 S薄膜的Cu源来自于水热过程中铜片被氧化腐蚀所产生，而随着反应的进行将会在铜片表面生长的硫化铜薄膜会阻碍铜基底的进一步氧化，这样会使得薄膜中的Cu，S原子分布不均匀，容易产生 图3. 不同样品的SEM图：(a) (c)样品1-3和1-4表面形貌；(b) (d)样品1-3和1-4的截面形貌 多种硫化铜晶体。随着醋酸铜的引入，Cu源与S源在铜片基底上形核长大，在没有表面活性剂的情况下会生成图3(a)的球形颗粒，这种形貌的Cu 2 S由于相互结合力较小，同时与铜片基底的结合力也没有原位生长的Cu 2 S结合力大，所以导致薄膜出现大量的孔洞以及呈现大块状的结构。当加入EDTA-2Na与醋酸铜时获得的薄膜表面颗粒大小相等且分布均匀，颗粒的半径约为100 nm且颗粒形状较为规整，如图3(c)所示。并且其与铜片基底结合也较为致密(图3(d)所示)。 3.3. 醋酸铜和EDTA-2Na对样品表面粗糙度的影响 图4为所得薄膜样品的表面粗糙度曲线，对应的Ra (raw)和Rq (raw)数值如表2所示。可以看出，1-1薄膜表面的粗糙度最大，Ra (raw) = 3075.8 nm，Rq (raw) = 5012.3 nm；由于1-2薄膜表面有部分孔洞，从而导致薄膜的粗糙度也很大Ra (raw) = 512.8 nm，Rq (raw) = 701.6 nm；1-3薄膜表面球状颗粒团聚在一起，薄膜表面有大量的孔洞，因此薄膜表面粗糙度大于1-2薄膜，Ra (raw) = 712.5 nm，Rq (raw) = 909.8 nm。对于1-4样品，薄膜表面颗粒大小基本相等且分布均匀，因此粗糙度相对最小，Ra (raw) = 413.2 nm，Rq (raw) = 525.7 nm。 3.4. 样品的光催化性能 图5(a)为在高压汞灯下获得的薄膜样品对亚甲基蓝溶液的光催化降解曲线。从图中可以看出，样品1-2显示了对亚甲基蓝最好的降解，样品1-3和1-4较为相似，1-1的降解最差。最终光催化降解的效率如图5(b)所示，它们分别为73.3%，92.8%，80.4%和79.4%。可以看出，样品1-1的降解效率最低，这是由于薄膜的树枝状生长导致其容易脱落，最终参与催化降解的样品量较少所致。单独加醋酸铜与EDTA-2Na和醋酸铜同时加入的1-3和1-4样品均得到了较好的球状形貌，而只加入EDTA-2Na获得的样品1-2为星状形貌，这可能是其光催化效率最高的原因。从本质方面来讲，1-2薄膜表面颗粒半径约150 nm，颗粒大小统一，具有纳米材料的小尺寸效应，由于纳米颗粒的特殊形貌，可以和亚甲基蓝溶液获得充分的接触，增大两者相互反应的面积，从而有效地提高了光催化效率。其可能的机理为：当以高压汞 图4. 不同样品的表面粗糙度 图5. 不同样品的(a)光催化降解曲线，和(b)降解效率 灯为光源照射时，硫化亚铜吸收紫外光后，经激发而产生电子–空穴对。位于价带的空穴具有很强氧化能力，能将有机物迅速氧化分解为CO 2 ，H 2 O等无毒物质；激发到薄膜样品导带的电子，成为自由电子， Table 2 Surface roughness of different sample Sample 1-1 1-2 1-3 1-4 Ra (raw) 3075.8 nm 512.8 nm 712.5 nm 413.2 nm Rq (raw) 5012.3 nm 701.6 nm 909.8 nm 525.7 nm 表2. 不同样品的表面粗糙度 易被吸附在表面的氧分子俘获，生成超氧负离子(· )和羟基自由基(· )，它们也同样具有强的氧化能力，可以有效地光催化降解亚甲基蓝。同时，加入的H 2 O 2 可以有效地抑制电子–空穴对的复合，从而大大提高了硫化亚铜薄膜样品的光催化活性 [ 15 ] [ 16 ] 。 此外，采用这种薄膜进行光催化反应能够有效避免了粉末样品光催化过程中固液分离过程中的损失及催化剂残留对测试的影响，其实用性较粉末催化剂更加简便、易于回收处理及二次利用。
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user: 4. 结论 1) 醋酸铜可以有效防止Cu 2 S晶体树枝状生长，降低薄膜的表面粗糙度，但只加入醋酸铜会降低薄膜材料内部的密实性，使薄膜内部出现大量的孔洞； 2) 醋酸铜与表面活性剂EDTA-2Na的共同作用在一定程度上可以提高晶体的单一性，从而提升薄膜的致密性； 3) 只加入EDTA-2Na时获得的样品对亚甲基蓝的光催化降解效率最高，其降解率能够达到92.8%。
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user: 摘 要 本文通过传统的固相烧结法制备了一系列(Al+NB)共掺杂锐钛矿TiO 2 陶瓷，浓度分别为0.5%， 1%， 2% 和5%，摸索出了拥有优异介电性能的掺杂TiO 2 陶瓷最佳制备条件：掺杂量x = 0.02时，在1500℃温度下空气气氛中烧结10 h。通过对样品的微观结构、元素以及价态分析、介电温度谱等方面的研究，实验发现Ti 1-2x Al x Nb x O 2 陶瓷由锐钛矿型结构转变为金红石相结构；具有很高的致密性；陶瓷的介电性能有很好的频率稳定性以及温度稳定性；表面势垒层电容效应与晶界效应引起的界面极化效应均不是引起巨介电的主要原因，优异介电性能的主要因素来自于电子钉扎缺陷偶极子效应。 关键词 :掺杂TiO 2 陶瓷，薄膜，介电性质
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user: 1. 引言 随着微电子技术和产业的发展，小型化和集成化成为微电子器件的特征 [ 1 ] [ 2 ] 。于是高介电常数材料在微电子器件中，特别是在动态随机存储器(DRAM)中有着广泛的应用前景。高介电常数材料一般具有大于1000的介电常数，近年来，人们找到了几种具有高介电常数的材料，如掺杂有钙钛矿的BaTiO 3 [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] ，它有高于5000的介电常数，但是这么高的介电常数只能在其很窄的相变温度附近才可以得到；CaCu 3 Ti 4 O 12 (CCTO) [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 被研究的比较多，它的介电常数高于10，000，主要来源于其本身的晶界效应(IBLC)和电极接触效应，但其有比较高的介电损耗；Li-doped NiO [ 9 ] 也有高于10，000的介电常数，但是也具有比较高的损耗。最近，一种新的高介电常数低介电损耗陶瓷材料被Hu [ 10 ] 等人发现，金红石TiO 2 (R)共掺杂有In 2 O 3 与Nb 2 O 5 时，具有10，000以上的介电常数的同时具有5%左右的损耗，并且具有很好的频率(100 Hz~1 MHz)、温度(25 K~450 K)稳定性，此研究非常有利于DRAM的发展与应用。作者提出的电子钉扎缺陷偶极子效应理论，合理地解释了Ti 1-2x In x Nb x O 2 陶瓷的优异介电性能机制。Li [ 11 ] 等人通过对(In 2 O 3 + Nb 2 O 5 )共掺TiO 2 陶瓷的I-V曲线研究发现，陶瓷由导电的晶粒与绝缘的晶界共同组成，晶界电容效应也在Ti 1-2x In x Nb x O 2 巨介电陶瓷中起着重要的作用。Ti 1-2x In x Nb x O 2 巨介电材料的出现，有望解决传统高介电材料的许多缺点，如稳定性差、损耗高等问题，因此在高储能电容器、高密度存储设备等领域显现出极大的应用优势。基于Al 2 O 3 相较于In 2 O 3 比较便宜，并且都处于第三主族，离子半径与Ti 4+ 很相近，因此我们用Al 2 O 3 和Nb 2 O 5 共掺杂于锐钛矿TiO 2 (A)中，探索制备工艺，通过一系列仪器(X射线衍射仪，扫描电子显微镜，拉曼光谱仪，HP4294A阻抗分析仪，HP4284LCR电桥和美国JANIS低温制冷系统等)的测试研究其是否也具有优异的介电性能，并探究其机制。
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user: 2. 实验方法 本实验采用传统固相烧结法制备Ti 1-2x Al x Nb x O 2 陶瓷。主要步骤有：配料–混合球磨–预烧–成型–烧结 [ 12 ] 等5个环节，具体方法如下： 1) 配料 配料是将需要原料按一定比例称量的过程。配方确定后，必须按配方称量各种原料和进行必要计算。按照计算结果，便可进行称料。本工作中，Mettler Toledo公司生产的PB230-N型电子称作为原料的称量仪器，称量精确度为0.001克。将高纯度的锐钛矿TiO 2 (A相99.8%)、Al 2 O 3 (99.99%)与Nb 2 O 5 (99.99%)粉末按化学计量计算后称量配料。分别配置x = 0.5%、1%、2%与5%摩尔质量的Ti 1-2x Al x Nb x O 2 粉末。 2) 混合球磨 混合球磨的机械有：球磨机、气流机、砂磨机和粉碎机等，球磨机和砂磨机是使用最多的。在本实验中，球磨机完成原料的混合。为了减少杂质的混入，我们采用尼龙球磨罐、玛瑙球。将适量的无水乙醇加入到称量原料中，然后在球磨机上球磨24小时。最后，将球磨好的原料、无水乙醇倒入烧杯，放进烘箱使其烘干，温度设定为80度，保温8小时，取出烘箱中的烧杯，把烘干的粉料取出待用。 3) 预烧 预烧的过程是化学合成过程。进行预烧有三个目的：第一，除去挥发性杂质和水分；第二，可以降低烧结时候体积的缩小；第三，使氧化物反应形成所需要的固溶体。从理论上说，较高的温度是有益的，因为它会使原料更充分的反应，但如果温度太高，它会使粉料太硬，难以研磨。所以，选取的预烧温度要适中。本实验中，我们将经球磨后烘干的原料放在烧结炉中在1100度的温度下预烧4个小时。 4) 成型 成型是将造粒好的粉末倒入模具，在直接压力的作用下形成一定的形状的方法。成型前首先需要造粒，将一定量的粘合剂(如浓度为7%的聚乙烯醇水溶液)加入陶瓷原料细粉中，制作成较粗粒度(约60目左右)、含一定水分、具有良好流动性的团粒，便于陶瓷坯料的压制成型。陶瓷粉料的大小，应尽可能小，但太细不利于成型。因为粉粒越细，就越易团聚，流动性越差，成型时填充模型不均匀，空洞易形成，导致致密度不高的坯体。成形坯体和烧结体的质量受造粒过程的影响很大，因此成形过程的关键是造粒过程。本实验中采用的单向加压成型法。为保证坯体质量，需要控制好成形压力、保压时间与加压速度等工艺参数。本实验中我们是在40 MPa的压力下干压成20 mm的圆片，保压时间为10 min。 5) 烧结 将圆片坯体加热至略低于反应熔化温度并保温一段时间，再自然冷却至室温热处理的工艺称之为烧结。样品放在高温烧结炉中，在空气气氛下烧结。烧结过程有升温、保温和降温等几个阶段，其中有两个重要参数：烧结温度和保温时间。烧结温度和烧结时间对烧结陶瓷的性能有很大的影响。本实验中，我们将圆片在1500度下焙烧10个小时，即可得到我们需要的陶瓷样品。
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user: 4. 结论 本工作中，我们通过传统的固相烧结法制备了一系列锐钛矿TiO 2 共掺杂的Ti 1-2x Al x Nb x O 2 (x = 0.005，0.01，0.02，0.05)陶瓷，摸索出了拥有优异介电性能的掺杂TiO 2 陶瓷最佳制备条件：发现当掺杂量x = 0.02时，在1500℃温度下空气气氛中烧结10 h时Ti 1-2x Al x Nb x O 2 陶瓷具有最佳的介电性能，介电常数达到20，000，介电损耗在5%左右。通过对样品的物相及晶体结构分析、微观结构、陶瓷的元素以及价态分 图7. 在1 KHz 和1 MHz 处Ti 0.96 Al 0.02 Nb 0.02 O 2 陶瓷的介电性能与所加直流偏压(−10 V~+10 V)之间的关系图 图8. Ti 0.96 Al 0.02 Nb 0.02 O 2 样品在不同温度下(5 K~550 K)的介电性能图 析、介电温度谱等多方面的分析，发现Ti 1-2x Al x Nb x O 2 陶瓷由锐钛矿型结构转变为金红石相结构；具有很高的致密性；陶瓷在很长的频率(100 Hz~1 MHz)范围内以及很宽的温度(25 K~450 K)范围内有很高的稳定性；表面势垒层电容效应与晶界效应引起的界面极化效应均不是引起巨介电的主要原因，优异介电性能的主要原因源于电子钉扎缺陷偶极子效应。Ti 1-2x Al x Nb x O 2 巨介电低损耗陶瓷的合成有望解决传统高介电材料的许多缺点，如稳定性差、损耗高等问题，因此在高储能电容器、高密度存储设备等领域显现出极大的应用优势，非常有利于电子技术和产业的发展。
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user: 摘 要 本文利用全息散射方法研究了掺杂纳米粒子丙烯酰胺聚合物的pH值敏感度。观察水处理时全息散射图像的时间变化，并进行了相应的量化分析。为了考察水处理的影响，我们计算了噪声光栅的散射损失。本文将PH值水溶液作为主要影响因素分析聚合物水凝胶的膨胀特性，确定了散射损失和pH值之间的量化关系。实验结果表明全息散射可以作为一种有效的手段分析溶液的性质，本文的聚合物系统可以制作全息传感器，探索周围环境PH值的变化。本文的工作为全息传感器的应用提供了一种新颖的方法。 关键词 :全息散射，光致聚合物，溶液PH值，纳米粒子
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user: 1. 引言 光致聚合物是性能优良的全息存储材料，可以用于制备各种光学元件 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 。全息传感器是近年来广受关注的一种新型传感装置，光致聚合物作为传感媒质能够通过全息现象的变化进行环境监测 [ 6 ] [ 7 ] 。例如，环境因素变化会引起光栅条纹间距、调制度、平均折射率等多种全息光学参数的改变，也可能导致衍射效率的变化和峰值波长的移动 [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] ，确定这些参数之间的量化关系就可以进行传感 [ 12 ] 。 但是，基于光致聚合物(尤其是丙烯酰胺材料)的全息传感器有一个缺点，水的渗透会导致水溶性聚合物中光栅折射率调制度的下降，因此很难测量衍射波长的移动 [ 13 ] 。为了解决这个问题，我们进行了大量的实验研究。在水处理实验过程中观察到了全息散射现象，并利用全息散射传感pH值的变化。与传统的光谱测量方法相比，全息散射方法的光路更简单，实验装置更稳定，有利于进行较长时间的测量。 本文提出了一种新颖的全息散射方法研究丙烯酰胺聚合物的pH值灵敏度，计算了噪声光栅的散射损失。实验结果为全息传感器的应用提供了有意义的参考。
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user: 2. 材料制备和实验装置 用于测量全息散射性质的材料是丙烯酰胺聚合物，这种材料被广泛应用于全息数据存储领域 [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] 。材料的组成部分包括：丙烯酰胺单体(AA)，三乙醇胺(TEA)引发剂，NN’亚甲基双丙烯酰胺(BAA)交联剂，亚甲基蓝(EB)染料，聚乙烯醇(PVA)基底(1788型)，掺杂的SiO 2 纳米粒子平均直径为30纳米。各个组分的质量百分比分别为AA 10wt%，TEA 30wt%，BAA 5wt%，MB 0.1wt%，SiO 2 0.2wt%。样品的制备过程如下：PVA粉末溶于去离子水，形成10w/v%的混合溶液，实验温度是70˚C。按照比例将AA，TEA，BAA，EB和SiO 2 纳米粒子放入另一个容器中，将PVA溶液倒入容器并搅拌直至混合溶液变得透明；将粉红色的溶液倒在玻璃片上干燥48小时，干燥之后样品的厚度是150微米。 图1所示为用于观察光致聚合物全息散射的单光束实验装置。由DPSS激光器发出的光准直后照射在样品表面，入射光波长为532纳米，s偏振。两个相同直径的小孔分别置于样品的前后表面，它们的作用是过滤掉散射光。两个探测器分别用于探测透射光强度和入射光强度的波动。实验中实时监测透射光强度，观察噪声光栅的形成。