智能玻璃建筑节能特性分析

智能玻璃能够根据人的意愿或者外界环境的变化动态的调节太阳光的输入，是新一代的建筑节能玻璃，目前引起广泛的关注。本文选取了两种典型的智能玻璃——电致变色玻璃和VO2热色玻璃，采用动态能耗分析软件EnergyPlus分别对其建筑节能特性进行了分析，具体研究内容如下： （1）讨论了电致变色玻璃不同控制方式对其节能效果的影响。结果表明，电致变色玻璃选用合适的控制方式可以显著降低建筑的能耗，但如果控制方式选用不当，采用电致变色玻璃后建筑的能耗反而会高于采用普通白玻的能耗。此外，无论在何种控制方式下，采用电致变色/LOW-E的节能效果都要优于电致变色/白玻中空玻璃。 （2）对VO2光学薄膜的膜系结构进行了优化，研究了外观颜色与膜层厚度的关系，设计出的TiO2(135nm)/VO2(50nm)/ITO(45nm)/glass三层膜结构相对于VO2(50nm)/glass的单层膜结构，太阳能调节量提高了从3.7%提高到9.8%，半导体状态时的可见光透过率从33.6%提高到55.5%，金属状态时的可见光透过率从34.0%提高到50.0%，同时半导体与金属状态时的膜面发射率都有很大程度的降低。 （3）研究了VO2热色玻璃的热学性能和建筑节能特性，重点分析了膜层结构、膜面位置、建筑的地理位置等因素对VO2热色玻璃建筑节能效果的影响。结果表明，对于单层VO2热色玻璃，其功能膜面朝向室内比朝向室外可以获得更好的节能效果，而对于由VO2热色玻璃与白玻组成的双层玻璃，其功能膜面位于室内玻璃的外侧时VO2很难起到相应的调节作用。另外，与其他类型的玻璃相比，虽然一定膜层结构下VO2热色玻璃在不同地区的建筑能耗低于白玻，但是在全年以采暖为主的严寒地区和全年以空调为主的夏热冬暖地区，VO2热色玻璃的节能效果分别不及高透型和遮阳型LOW-E玻璃。

用分子动力学模拟甲烷水合物热激法分解

用分子动力学模拟方法研究甲烷水合物热激法分解，系统地研究注入340 K液态水的结构Ⅰ型甲烷水合物的分解机理.模拟显示水合物表层水分子与高温液态水分子接触获得热能，分子运动激烈，摆脱水分子间的氢键束缚，笼状结构被破坏.甲烷分子获得热能从笼中挣脱，向外体系扩散.热能通过分子碰撞从外层传递给内层水分子，水合物逐层分解.对比注入277K液态水体系模拟结果，得出热激法促进水合物分解.

城市生活有机垃圾厌氧降解的过程机理与工程应用研究

首先进行城市生活有机垃圾典型组分的厌氧发酵产甲烷和产氢特性研究，在此基础上，设计厌氧发酵联产氢气和甲烷的组合工艺提高能源回收效率，并采用厨余垃圾和废纸联合厌氧消化的方式避免厨余垃圾单独厌氧消化的挥发性脂肪酸抑制。其次，结合国内近年出现的城市生活垃圾分选技术，分别以机械干分选有机垃圾和水分选有机垃圾为原料进行厌氧发酵产甲烷实验，并根据实验结果设计日处理500吨城市生活垃圾厌氧沼气工程及进行经济性评价。主要结论如下：（1）糖和淀粉类的生化产甲烷能力为260 mL/gVS，纤维素，粗纤维、蛋白类和脂类分别为244、145、258 、757 mL/gVS；蛋白质类原料在厌氧消化过程中容易形成“抑制型稳态”；脂类原料容易导致长链脂肪酸抑制。（2）碳水化合物（糖、淀粉和纤维素）是最佳的厌氧发酵制氢原料，蛋白类、脂类和木质纤维类均不适宜作为厌氧发酵制氢原料。采用厌氧发酵联产氢气和甲烷的组合工艺可以显著提高能源回收率。（3）厨余垃圾单独厌氧发酵容易受到VFAs的强烈抑制，采用厨余垃圾与废纸联合厌氧发酵，能够避免VFAs抑制。（4）水分选有机垃圾的生物可降解性优于机械干分选有机垃圾，在原料TS浓度为11%~16%时的甲烷产率为273~314 L/kgVS。（5）国家财政补贴，税收优惠和CDM额外收益决定了城市生活垃圾的厌氧消化与热电肥联产工程的经济可行性。

替代燃料二甲醚的燃烧特性及其污染物甲醛的生成消耗机理研究

化石燃料的不可再生性决定了其不能长久为全球经济和科技的发展提供能源动力，从可持续发展和能源战略的角度考虑，能够替代石油及其衍生品的清洁替代燃料研究已经成为提高能源供应安全、改善环境污染问题、应对气候变化的重要措施，对替代燃料的研究和应用已经成为各方关注和开发的热点。 二甲醚(DME、CH3OCH3)是一种最简单的醚类，它不含C-C健，可以由天然气、煤、生物质燃料等大量制备，而且具有较高的辛烷值(55-60)，较低的碳氢化合物、CO排放，没有PM排放，因而被认为是一种非常有发展前景的发动机替代燃料，已经受到了广泛的关注。但是，在发动机燃用DME的实验研究表明，在其排气中有非常规污染物甲醛(HCHO)、乙醛(CH3CHO)，甲酸甲酯(HCOOCH3)等排放，这些有机污染物会对环境和人类健康产生严重的危害，在环保要求日益严格的趋势下，这就制约了二甲醚的规模化应用。因此，对二甲醚燃烧性能、氧化中间产物甲醛等的产生和排放机理、相关污染物抑制技术需要进行着重研究，这对二甲醚燃料规模化应用、相关二甲醚燃烧器设计、燃烧性能的优化以及污染物控制技术的研究等都有着重要的理论指导意义和参考价值。 为了充分理解二甲醚燃料的燃烧特性、非常规污染物甲醛的产生和消耗机理，本文以实验和二甲醚化学反应动力学机理为指导，对二甲醚预混燃烧的燃烧特性、相关污染物和甲醛产生和消耗的机理做了详细的研究；并针对二甲醚燃料的不同应用背景，对二甲醚燃料低温下的氧化和甲醛生成特性、DME与LPG掺混燃烧特性和甲醛生成消耗机理进行了深入的研究，具体工作有： 研究了二甲醚预混燃烧特性、火焰中甲醛等污染物的产生特性，建立了火焰中甲醛取样、测量的方法和实验平台。并对当量比和燃料流量对二甲醚预混燃烧的燃烧特性、甲醛生成特性影响进行了考察，实验结果表明二甲醚是一种优良的替代燃料，在二甲醚火焰中甲醛是其重要的中间产物，甲醛浓度分布与当量比和预混气流速密切相关。当量比一定时，随着预混气流速的增加，火焰中甲醛产生的范围变窄，且甲醛浓度峰值逐渐移向燃烧器出口，而甲醛产生的浓度峰值数值上相差不大，甲醛在形成峰值后被快速消耗，其浓度在0.1mm内下降到几乎为零；在二甲醚流量一定时，随着当量比的增加，火焰中产生了更多的甲醛，火焰中甲醛分布的范围也变宽，而且当量比越大，甲醛的消耗也变缓，在当量比为0.8时，甲醛浓度从峰值到被消耗距离变为2mm，远大于当量比0.6和0.7下0.1mm的消耗距离。 对二甲醚预混燃烧进行数值研究和化学动力反应机理分析后发现，在二甲醚燃烧中，二甲醚的氧化反应途径主要是通过脱氢生成CH3OCH2和在高温下的直接裂解反应而进行，其中脱氢反应是低温下二甲醚消耗的主要途径，而在高温反应阶段(T>1000K)，DME的直接裂解和燃料的脱氢反应共同起主导作用；非常规污染物甲醛通过DME脱氢产物CH3OCH2的裂解和外部氧化而生成，在高温时通过DME直接裂解后被氧化产生；甲醛的消耗反应则是通过与H、O、OH和CH3基的氧化反应而完成，其中与O、OH基的反应在燃烧中起主要作用。因此二甲醚燃烧中甲醛的抑制关键在燃烧中甲醛的消耗阶段，采取有效的技术措施，如优化燃烧器结构提高二甲醚燃烧室内的温度、在燃烧区保证充足的氧气供应等措施，加快甲醛的消耗速度以促进其被完全氧化，可以实现二甲醚燃烧中甲醛的零排放。 针对柴油发动机燃用DME燃料时，燃料在燃烧室停留时间过短，造成部分未燃二甲醚随尾气排放，对DME在低温下(<800K)的氧化特性和甲醛生成特性进行了实验研究。结果表明，二甲醚在200℃左右就开始发生氧化反应，在200~400℃温度范围内被氧化而生成大量中间产物甲醛，且在此温度范围内甲醛不易被氧化分解，而发动机尾气温度（一般在200~600℃之间）处于甲醛最易生成的范围，因此未燃二甲醚在尾气中发生低温氧化反应生成的甲醛，是发动机燃用DME而排放高浓度甲醛的重要来源。研究结论为柴油发动机燃用DME抑制非常规污染物甲醛的排放提供了新的参考。 DME作为替代燃料，部分替代及与其他石化系燃料掺混燃烧是目前的重要应用方向，对DME与LPG掺混燃烧特性和甲醛生成特性进行了实验研究，结果表明，在DME与LPG掺混燃烧中，固定当量比和燃料质量流量的条件下，两种燃料存在一个最佳掺混比，在此掺混比例下，混合燃料着火提前，燃料燃烧性能最佳；DME与LPG混合燃料中，二甲醚是燃烧中甲醛产生的主要来源，控制DME的完全氧化和燃烧是抑制DME与LPG掺混燃烧排放甲醛的主要途径，这为更好地应用DME与LPG混合燃料提供了参考。 能否清洁高效燃烧是决定替代燃料DME应用规模和途径中的关键任务，本文对DME燃烧特性、非常规污染物甲醛的生成排放特性、低温下DME的氧化特性、DME与LPG掺混燃烧特性的研究，从不用的应用方向和领域对DME清洁高效燃烧进行了探讨和研究，研究成果可以为清洁高效利用二甲醚、抑制甲醛排放，以及开发相关燃烧技术、燃烧器提供实验依据和理论指导。本文在DME燃烧特性和非常规污染物甲醛的产生与排放方面取得了具有创新性的研究结果。

种子汽泡传热原理与实验研究

两相流动不稳定性是在各种水力学直径通道内所遇到的复杂现象，这些不稳定性对热能系统可能造成有害影响。本文以丙酮为工质，在受热微通道入口处设置微汽泡发生器，采用脉冲电压激励产生可控微汽泡，并以微汽泡为种子尝试对热微通道内沸腾不稳定性及传热的控制。实验研究表明低频种子汽泡热控能够减轻各参数的脉动幅度；高频种子汽泡热控能彻底抑制沸腾不稳定性；种子汽泡技术的优点是能够在各发泡频率下抑制沸腾不稳定性，强化换热。本研究结果为解决微通道内沸腾不稳定性提供了一种崭新有效的手段，大大延长了待冷却芯片的使用寿命。

Optical and structural properties of self-assembled ZnO QD chains by L-MBE

ZnO complex 3D nano-structures have been self-organized on Al2O3 (0 0 0 1) substrate by laser molecular beam epitaxy (L-MBE). It is shown by AFM morphology that the structure is composed of ID quantum dot chains (QDCs) and larger nano-islands at the nodes of QDCs. The formation mechanism of the nano-structure is also investigated. XRD results indicate that the nano-structure is highly c-axis oriented, with the aligned in-plane oriented domains. Time-integrated photoluminescence (TIPL) of the sample shows obvious blue-shift and broadening of the near band-edge (NBE) emission at room temperature, which are related to the quantum confinement effects. Time-resolved PL (TRPL) result shows bi-exponential decay behavior of ZnO QDCs, with a fast decay time of 38.21 ps and a low decay time of 138.19ps, respectively, which is considered to be originated from the interdot coupling made by coherent emission and reabsorption of the photons in QDCs. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Experimental study on K alpha X-ray emission from intense femtosecond laser-solid interactions

The characteristics of K alpha X-ray sources generated by p-polarized femtosecond laser-solid interactions are experimentally studied in the relativistic regime. By use of knife-edge image technique and a single-photon-counting X-ray CCD camera, we obtaine the source size, the spectrum and the conversion efficiency of the Ka X-ray sources. The experimental results show that the conversion efficiency of Ka photons reaches an optimum value of 7.08 x 10(-6)/sr at the laser intensity of 1.6 x 10(18) W/cm(2), which is different from the Reich's simulation results (Reich et al., 2000 Phys. Rev. Lett. 84 4846). We find that about 10% of laser energy is converted into the forward hot electrons at the laser intensity of 1.6 x 10(18) W/cm(2).

高分子溶液中物理凝胶化的Monte Carlo模拟和小角中子散射研究

高分子凝胶广泛地存在于自然界以及日常生活中，按其形成作用力不同分为化学凝胶和物理凝胶两大类。由于高分子物理凝胶具有凝胶化的可逆性及其对环境条件强烈的响应性，因此，在近半个世纪的研究与应用中受到极大的关注。高分子溶液中的物理凝胶因其结构及形成机制复杂，在实验方面，除了散射技术及流变技术能够有效地揭示它的部分信息外，其它的实验手段很难用于这个领域的研究；在理论方面，化学凝胶的理论已经比较成熟，而物理凝胶的粘弹性质以及凝胶化是一个远离平衡态的松弛过程，除了一些特征的标度指数外，人们还没有得到适用于高分子物理凝胶的普适规律。当前，由于计算机模拟理论及模拟方法的发展，使得计算机模拟成为除了实验和理论研究方法之外的第三个重要的研究方法。但是，由于物理凝胶化行为的复杂性，用实验和理论获得的信息很难较好地描述凝胶化过程，而计算机模拟的高度透明性及反映信息的完整性，有助于理解这一复杂过程中所涉及的物理本质。因此，利用计算机模拟结合实验及理论方法深入研究高分子物理凝胶的形成机制、结构与性能关系已成为目前最有效的手段之一。 本论文主要运用Monte Carlo模拟方法，并结合小角中子散射（Small-Angle Neutron Scattering, SANS）和流变（Rheology）等实验手段从多个角度探讨了以下几类典型的高分子溶液物理凝胶化行为。 1. 温度对遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装及凝胶化行为影响的研究：采用二维简单方格子Monte Carlo模拟方法，结合逾渗（Percolation）理论，建立了溶胶－凝胶转变相图在统计热力学中的确定方法；甄别了具有特征构象的链，讨论了链及胶束的聚集，明晰了相互作用（体现为约化温度）、构象转变、聚集与凝胶化的一致的关联关系；提出了构象转变模型，进而明确了此体系的凝胶化过程，在微观尺度上表现为桥型链和环型链之间的竞争。 2. 模拟模型改进及其应用到持续长度对稀溶液中高分子链构象影响的研究：考虑到原始八位置键涨落模型效率低，实现复杂且不能应用到复杂的高分子体系，对该模型进行了改进，使其实现简单、效率高，并拓宽了该模型的应用范围。然后，以刚性对均聚物构象的影响为例，发现随着刚性增加，均聚物构象从球形椭球到棒状椭球的转变，并对比了自由连接链（Free Joint Chain, FJC）模型和蠕虫链（Wormlike Chain, WLC）模型在不同刚性范围内对高分子链末端距预测的偏差，首次给出了这两个经典模型的半定量的适用边界。 3. 溶剂尺寸对遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂中的自组装及凝胶化行为影响的研究：用改进后的八位置键涨落Monte Carlo模型，研究了遥爪型三嵌段共聚物在选择性溶剂条件下的聚集和凝胶化对溶剂尺寸的依赖性，发现溶剂尺寸效应对凝胶化的作用是非单调的。由一个均聚物体系的对比模拟证明这种作用主要是由熵驱动的，并给出了中分子溶剂的半定量定义。在均聚物和嵌段共聚物溶液中，不同尺寸的溶剂分子可以使溶液由于高分子聚集不同而具有不同的微结构，并影响高分子链构象和溶液的性质。从多个角度研究了三嵌段共聚物在不同尺寸溶剂的溶液中所遵循的三种不同的凝胶化机理。 4. 聚氧化乙烯－氧化丙稀－氧化乙烯三嵌段共聚物（poly(ethylene oxide)-poly (propylene oxide)-poly-(ethylene oxide), PEO-PPO-PEO）重水溶液凝胶化的小角中子散射（SANS）和Monte Carlo研究：结合Pluronic F127（EO65PO99EO65）/D2O三嵌段共聚物溶液的特征，对照SANS数据，用改进后的八位置键涨落模型成功地从模拟中获得了F127/D2O的溶胶－凝胶转变相图。详细地考察了体系的微观结构，提出此类高分子溶液中形成的物理凝胶包含高分子逾渗网络的生成，以及被束缚溶剂（Bound Solvent）必须超过离散组分体系逾渗的临界体积分数的机理。着重研究了一定浓度的F127水溶液随温度升高引起的溶胶－凝胶转变以及凝胶－溶胶转变的Reentrant相行为，发现体系在低温区域的溶胶－凝胶转变遵循相同的机理，而在中等温度和较高温度以及不同浓度区域中的凝胶－溶胶转变遵循不同的机理。 5. 极性基团饱和度和溶剂条件对两亲性聚合物在溶液中的聚集行为和凝胶化影响的研究：用改进后的八位置键涨落模型，针对两亲性聚合物在不同溶剂条件的溶液建立了粗粒化模型，以两亲性聚合物中极性基团的饱和度，溶剂条件和高分子浓度为变量，考察了其对链构象、聚集及其凝胶化的影响。 6. 多糖水溶液凝胶化的流变和小角中子散射研究：用流变和SANS考察了两个多糖水溶液中物理凝胶化过程，针对由氢键主导的水基凝胶体系的典型特征进行了讨论，从分子链构象，聚集体结构及其关联以及流变特征等方面对聚强电解质角叉胶（Carrageenan）水溶液和聚弱电解质明胶（Pectin）水溶液进行了详细的讨论。考察了不同多糖的种类（聚合物链的电荷密度），盐的种类和浓度，溶液温度等对凝胶化和凝胶结构的影响，分析了不同多糖溶液的凝胶化机理。

PHOTOINDUCED CHANGES OF HYDROGEN-BONDING IN SEMIINSULATING IRON-DOPED INDIUM-PHOSPHIDE

After illumination with 1-1.3 eV photons during cooling-down, metastable PH modes are observed by IR absorption at 5 K in semi-insulating InP:Fe. They correlate with the photo-injection of holes, but not with a change of the charge state of the K-related centres present at equilibrium. They are explained by a change of the bonding of H, induced by hole trapping, from IR-inactive centres to PH-containing centres, stable only below 80 K. One metastable centre has well-defined geometrical parameters and the other one could be located in a region near from the interface with (Fe,P) precipitates.

Detection of Terahertz Photon by GaAs-Based Single Electron Transistor at Low Temperatures

A reproducible terahertz (THz) photocurrent was observed at low temperatures in a Schottky wrap gate single electron transistor with a normal-incident of a CH_3OH gas laser with the frequency 2. 54THz.The change of source-drain current induced by THz photons shows that a satellite peak is generated beside the resonance peak. THz photon energy can be characterized by the difference of gate voltage positions between the resonance peak and satellite peak. This indicates that the satellite peak exactly results from the THz photon-assisted tunneling. Both experimental results and theoretical analysis show that a narrow spacing of double barriers is more effective for the enhancement of THz response.

Ultrasensitive Detection of Infrared Photon Using Microcantilever: Theoretical Analysis

We present a new method for detecting near-infrared, mid-infrared, and far-infrared photons with an ultra-high sensitivity. The infrared photon detection was carried out by monitoring the displacement change of a vibrating microcantilever under light pressure using a laser Doppler vibrometer. Ultrathin silicon cantilevers with high sensitivity were produced using micro/nano-fabrication technology. The photon detection system was set up. The response of the microcantilever to the photon illumination is theoretically estimated, and a nanowatt resolution for the infrared photon detection is expected at room temperature with this method.

中国科学院高温气体动力学重点实验室研究进展

中国科学院高温气体动力学重点实验室是在钱学森先生和郭永怀先生创立的科研队伍的基础上于1994年组建的, 实验室成立以来一直坚持钱学森先生倡导的 "工程科学"理念, 面向国家安全和国民经济的重大战略需求, 主要研究高温、高超声速极端条件下, 具有分子振动与转动激发、解离、电离等内态变化介质的流动规律,推动气体动力学科的创新与发展; 并通过发展新理论、新方法、新概念和新技术, 突破国家重大需求项目的关键技术, 为作出基础性、前瞻性和战略性的研究成果:建设具有重要国际影响的高温气体动力学研究与人才培养基地.实验室2004年和2005年先后以优良成绩通过中科院和国家重点实验室评估; 2006年获得国家基金委创新群体; 2007年获得中科院/国家外专局国际合作伙伴; 2009年度中科院重点实验室评估排名第一.近年来,实验室以突破高超声速关键技术为目的, 在高焓高超声速气体流动、超声速燃烧与爆轰物理、稀薄气体与非平衡流动、高超声速飞行器气动构型理论等主要研究方向取得了重要进展, 在支撑中国高超声速流动模拟实验技术、高超声速推进技术、气动热预测与防护技术、高超声速飞行器设计技术等重大关键技术的突破方面发挥了重要作用、

流体力学半径对估算胶体微球聚集速率常数的影响

胶体粒子聚集速率常数实验值远低于理论值一直是被普遍关注的问题.聚集速率常数的理论推导是基于粒子的几何半径来考虑的,但决定粒子扩散速率及聚集速率的应该是粒子的流体力学半径(大于几何半径),因而它是使聚集速率常数实验值低于理论值的因素之一.影响流体力学半径的因素很多,其中,带电粒子在溶液中因表面存在双电层,会明显增大流体力学半径,造成聚集速率减慢.而双电层的厚度又随溶液中离子强度的不同而改变.本工作在聚集速率的公式中引入了修正因子,即几何半径与其流体力学半径之比,以修正由于用几何半径代替流体力学半径带来的误差.其中几何半径和流体力学半径可以分别用扫描电镜(SEM)和动态光散射(DLS)来测定.以两种粒径的聚苯乙烯带电微球为例,考察了在不同离子强度下,该误差的大小.结果发现,对于半径为30 nm的微球,用流体力学半径计算的慢聚集速率常数比理论值偏低约8%.该误差随离子强度增加而减少.对于快聚集情况,流体力学半径对聚集速率基本没有影响.

耗散粒子动力学处理复杂固体壁面的一种有效方法

耗散粒子动力学(dissipative particle dynamics,DPD)作为一种介观尺度拉格朗日型粒子方法,已经成功地应用于微纳米流动和生化科技的研究中. 复杂固体壁面的处理和壁面边界条件的实施一直是DPD方法发展及应用的一个障碍. 提出了处理复杂固体壁面的一种新的方法. 复杂固体区域通过冻结随机分布并且达到平衡状态的DPD粒子代表;所冻结的DPD粒子位于临近流动区域的一个截距内;在靠近固体壁面的流动区域中设置流动反弹层,当流动DPD粒子进入此流动层后反弹回流动区域. 应用这种固体壁面处理方法.

黏性泥沙絮凝沉降的数值研究

盐度等因素对泥沙絮凝沉降的影响是本文的研究目的.考虑了泥沙颗粒在水中的多体相互作用, 以及颗粒间的XDLVO势.分析了盐度、泥沙浓度、Hamaker常数、水合作用对泥沙絮凝沉降的影响.获得的泥沙絮凝沉降速度的拟合公式与计算和试验相符, 对于工程实际有重要参考意义