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2017-10-23 11:04 |
北京理工在激光安全與防護(hù)領(lǐng)域研究中取得重要進(jìn)展
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當(dāng)前激光器正處于快速發(fā)展時(shí)期，隨著激光的廣泛使用，相關(guān)光學(xué)精密儀器及工程裝備的激光安全與防護(hù)備受國內(nèi)外關(guān)注。北京理工大學(xué)馬壯教授、王富恥教授、高麗紅副教授經(jīng)過長(zhǎng)期攻關(guān)，自主設(shè)計(jì)并制備出新型高反射鈦酸鹽鈣鈦礦陶瓷材料，反射率與金屬鋁相當(dāng)，且熔點(diǎn)是金屬鋁的3倍，具有良好的抗激光輻射應(yīng)用前景，填補(bǔ)了國內(nèi)外高反射陶瓷材料的空白。近年來，鈣鈦礦型氧化物ABO3因具有獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，尤其經(jīng)摻雜后形成特殊的晶體缺陷結(jié)構(gòu)和性能，使該化合物作為一種新型功能材料在物理、化學(xué)等領(lǐng)域成為研究熱點(diǎn)，并在一些重大工程關(guān)鍵環(huán)節(jié)表現(xiàn)出一定的應(yīng)用潛力。但是，如何解決新型高反射鈦酸鹽鈣鈦礦陶瓷材料在激光安全與防護(hù)領(lǐng)域中應(yīng)用的局限性及拓展新型鈣鈦礦材料在激光安全與防護(hù)工程領(lǐng)域中的有效應(yīng)用已成為當(dāng)前研究所面臨的新挑戰(zhàn)。 oR'8|~U@B
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近日，北京理工大學(xué)材料學(xué)院馬壯教授、高麗紅副教授（通訊作者）指導(dǎo)的2014級(jí)博士生朱錦鵬經(jīng)過關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，在國際知名學(xué)術(shù)期刊ACS Applied materials & Interfaces在線發(fā)表了關(guān)于鈣鈦礦型陶瓷涂層材料在激光安全與防護(hù)方面研究的重要進(jìn)展：“Ablation behavior of plasma-sprayed La1-xSrxTiO3+δ coating irradiated by high-intensity continuous laser” 報(bào)道了他們有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了一系列激光輻照實(shí)驗(yàn)，并在該領(lǐng)域引入多物理場(chǎng)輻照效應(yīng)數(shù)值模擬方法，探究了鈣鈦礦型鈦酸鹽陶瓷涂層的宏、微觀結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能等在連續(xù)型激光作用下復(fù)雜的演變機(jī)制，揭示了激光作用過程中影響鈣鈦礦型陶瓷涂層光學(xué)性能變化的本質(zhì)原因。基于傅里葉熱傳導(dǎo)理論，建立了多物理場(chǎng)三維近似耦合模型，自主編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)陶瓷涂層與激光相互作用過程中溫度場(chǎng)及溫度梯度計(jì)算，突破制約實(shí)時(shí)反射率變化精準(zhǔn)推演的國內(nèi)外關(guān)鍵技術(shù)難題。 tL68
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圖1、激光作用對(duì)La1-xSrxTiO3+δ涂層的宏觀形貌影響 VU7x w
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連續(xù)型激光作用下La1-xSrxTiO3+δ涂層的(a)宏觀形貌 (b)光學(xué)性能演變規(guī)律 Fj<#*2{]B
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圖2、激光作用對(duì)La1-xSrxTiO3+δ涂層的微觀形貌影響 zG|}| //}
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連續(xù)型激光作用下La1-xSrxTiO3+δ涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)變化(a)中心區(qū) (b)過渡區(qū) (c)邊緣區(qū) 1?\ # hemL
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圖3、激光對(duì)La1-xSrxTiO3+δ涂層的作用機(jī)制 \(U w. ri
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La1-xSrxTiO3+δ涂層晶格結(jié)構(gòu)中氧空位/Ti3+產(chǎn)生機(jī)制及其能帶結(jié)構(gòu)變化示意圖。 Q70LQCms
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圖4、連續(xù)型激光作用下的La1-xSrxTiO3+δ涂層的溫度及反射率表征 bV_@!KL$
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連續(xù)型激光作用下的La1-xSrxTiO3+δ涂層表面溫度(a)溫度梯度變化 (b)反射率變化。 Nq|b$S
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