介质上电润湿原理及其应用
介质上电润湿原理及其应用
摘要：介绍了介质上电润湿的研究背景以及基本理论和基本的运动操控方式，描述了EWOD在芯片实验室、微透镜、光纤、电子显示器等方面的原理及应用。最后介绍了介质上电润湿所面对的困难和前景。
关键词：电润湿微流体表面张力
1 简介
电润湿是指通过调整施加在液体-固体电极之间的电势，来改变液体和固体之间的表面张力，从而改变两者之间的接触角。早在1875年，法国科学家Lippmann观察到在汞和电解液之间加电压，会出现的毛细下降现象；并提出了著名的Lippmann-Young方程。1993
年Berge在电润湿模型中引入了介电层，以尽量消除电解的发生，这被称为介质上电润湿（electrowetting-on-dielectric，EWOD）（图1）[1]。
图1 介质上的电湿润(EWOD)
介质上电润湿是一种电控表面张力驱动方式。它通过在介质膜下面的微电极阵列上施加电势来改变介质膜与表面液体的润湿特性。典型的EWOD器件通常采用三层结构（图2），即受控液滴被夹在上、下两极板之间。下极板由衬底、微电极阵列、绝缘层以及疏水层构成。疏水层可以保证液滴运动过程的平滑和稳定。上下极板之间的填充物质可以是空气或者是硅油，硅油可以作为润滑剂，降低液滴的驱动阻尼，使驱动电压下降，而且可以减少液滴的蒸发，但它可能会对液滴产生污染，从而一定程度上限制了它在生物化学等方面的应用。在EWOD装置中，绝缘层材料也有多种选择，如表面覆盖Teflon的SiO2[2]、Teflon[3]。
图2 典型EWOD的三层结构
另一种EWOD装置采用共面电极设计，正负电极全部做在下极板[4]~[7]。如图3所示，这种共面电极装置无需上极板；并且可以加工在PCB电路板上，同时可集成高密度电极[5][8]。
图3 (a)单层共面微电极阵列[9]. (b)PCB上的EWOD电极板剖面[10]
2 基本原理
如图4(a)所示，初始情况下忽略重力的影响，液滴在疏水介质层表面的三相接触角θ0可以由Young氏方程表示为：
cosθ0=(γsg - γsl)／γ1g
其中γsg、γsl和γ1g分别是疏水固体/空气、疏水固体/液滴以及液滴/空气之间的表面张力。一般来讲，离散液滴在疏水表面的三相接触角都大于90o。当在电极和液滴之间施加电势V后，疏水固体/液滴之间的表面张力变小，其关系由Lippmann方程描述为：
γs1v = γsl –ε0εr v2／2d
其中, γs1、γs1v分别是外加电势前、后的疏水固体/液滴之间的表面张力，ε0、εr分别是真空的介电常数和介质层的有效介电常，d是疏水介质层有效厚度。由于疏水固体/液滴表面张力变小，导致疏水表面的液滴三相接触角变小，见图4(b)。外加电势后的三相接触角θv可以由上面两方程推导而成，即由Lippmann -Young方程表示为
cosθv=cosθ0+ε0εr v2／2d·γ1g
图4 介质上电润湿系统示意图
由Lippmann-Young方程可以看出,液滴的三相接触角随外加电势v的绝对值增大而变小,而且它与介质层的厚度、介电常数都有关。
图5 三层结构驱动器的截面图
图5是三层结构驱动器的截面图。当开关k开启时，液滴的形状成对称分布。见图中虚线部分，液滴与上、下极板的接触角分别是θt和θ0，忽略重力的影响，其值都为疏水表面的初始接触角；当开关k闭合时，由于介质上电润湿作用，液滴与右侧极板间的接触角发生变化，见图中实线部分。由于上极板疏水层厚度很薄，上层疏水层电容很大，外加电压的分压很小，因此在上极板的接触角θt几乎不发生变化；而外加电压大部分都压降在下极板上，所以液滴与下极板的接触角明显变小，其值θV可以由上述Lippmann-Young方程近似描述。正因为电润湿效应使液滴在右侧下电极上的三相接触角变小，造成液滴不对称形变并产生内部压强差，从而实现了对液滴的操作和控制。无上极板的EWOD结构原理与此类似。
3 液滴的基本操控
3.1 移动
液滴在电极阵列上的运动是通过对电极施加电压来进行控制的。图6表示的是0.1 M KCl的运动控制。当电极所施加的电压达到一定值时，液滴就会在表面张力作用下向带电电极板移动[11]。因此可根据特定的电压操纵顺序达到对液滴进行控制的目的。
图6 液滴的移动
3.2 液滴的分裂
在EWOD器件上，液滴分裂与合并也是基本的操控方式。Cho等人对液滴的分裂进行了研究[12]。如图7所示，在一个采用三块电极的装置上，当两边电极带电时，带电极板的亲水性增加，导致液滴与下极板的接触角θb2减小，液滴曲率半径r2增大，并且向带电极板移动。由于中间电极不带电，且在整个运动过程中液滴的体积是常数，因此中间部分液滴开始变细，直到被拉断，从而向两边带电极板方向分裂成2个液滴。
图7 液滴的分裂
图8表示是一个EWOD装置上的小液滴从大液滴(储液槽)中分离的过程[13]。当流体运动到所要形成液滴的位置时，中间电极断电，液滴就会被分离出来。采用这种方法的关键在于提供一定的电压，使得两端液体存在一个合适的内压力差，这个内压力差足够使得中间液体往两边收缩断裂。
图8 液滴的形成
3.3 不同液滴的混合
目前微流体之间的混合一般采用两种方式：一是在微流体内部产生紊流，二是采用多层流体之间的扩散来达到混合的目的。由于前者需要流体的高速运动或需要外界提供能量输入，因此目前流行的是第二种方式。然而在2003年，Paik 等人[14]提出了一种新的微流体液滴的混合方案。他们先将不同液滴在电极板上合并，然后让合并后的液滴沿着一定的路径运动来达到混合的效果。图9中，一滴荧光液滴与一滴清水混合，并在相邻的两块电极板上做往复运动。图中分别显示了不同运动次数下的混合情况。从图中可以看出，用这种方式对微流体液滴进行混合具有良好的效果。同时，他们还在不同条件下进行研究。实验证明了液滴完全混合所需的时间随液滴运动所经过的电极板数量增加而减少，并且混合时间与液滴运动速度成反比[15]。
图9 电极阵列上液滴的合并
4 介质上电润湿的应用
芯片实验室(Lab-on-Chip)
Duke University 的Richard Fair 和UCL 激活微流
4.1 EWOD 在芯片实验室方面的应用研究最主要是由A 的Kim 等课题组推进的。EWOD 的优点在于可以利用可编程的电极阵列对液滴进行精确、迅速的控制。Kim 、Fair 等课题组对液滴的移动、分裂、合并、混合等做了大量研究。对于微升体积的液滴，当外加电压超过某一阈值时，便可使液滴产生移动。液滴移动速度随外加电压增大而迅速增大，其速度量级可达到cm/s 。目前对EWOD 研究的主要目标是使其运动激活电压降到20V 以下，这样可大大简化并促进便携医疗、检测设备的发展。
Huh 等人[16]提出了利用EWOD 来控制微流道中水-空气两相流体（图10），通过道底部的电极板可以在毫秒级的时间内改变水流的路径。Cheng 、Hsiung 等[17]设计了基于EWOD 的微阀（图11），通过外加电压控制微阀的开关。当外加电压时，流体对Teflon 的亲水性增加，从而流入管道；当撤去外加电压时，Telfon 的疏水性使得流体在此区域断开，达到关闭阀门的作用。
图10 (a)未加电压前，水流在中间 (b)加电压后，水流在左侧
图11 基于EWOD的微阀门
4.2 光学应用
和Berge最早提出了利用EWOD原理的微流体变焦透镜[18]。在平衡4.2.1 微透镜 Peseux
状态下，液气表面会形成一个光滑完整的曲面。与常规固态透镜相比，液体透镜是柔性的，其曲率、焦距可通过改变液体形状调节。显然的，液滴的形状的变化可以通过利用EWOD 原理改变液滴的接触角来实现。Peseux和Berge设计了一个封闭小空间，里面充满了非极性油滴和盐水溶液的混合液（两者不相溶），这两种液体的密度差别在10-3以下，可以减小重力和外界环境对油滴表面形状引起的干扰，使得即使在倾斜状态下，界面也是标准球面。绝缘层采用中间厚边缘薄的凸形特殊结构，这样使得透镜光轴在外加电压不为零的情况下能稳定在中心位置，而不会受外界的影响。如图12（a），在低压下油滴接触角较小（实线部分），反之，电压越高，接触角越大（虚线部分）。12（b）反映了液滴透镜折射率和焦距与外加电压之间的关系。
图12 EWOD透镜 (a)原理图。其中(1)为非极性流体，(2)为盐水溶液。底板阴影部分为亲水层，非阴影部分极板为憎水层。 (b)液滴透镜折射率和焦距与外加电压之间的关系。图中2条线分别表示随电压增大和减小的曲线。2条曲线基本重合，表示其滞回特性良好。
大多数变焦透镜的焦点只能沿着光轴作一维的运动，2003年Krupenkin 等人[19]研究结构新颖的流体变焦透镜（图13），这种透镜的最大特点是既可使焦点位置沿光轴出一种变化，又可在一个平面内调整液滴自身的横向位置，从而实现焦点位置在三维空间内可调。通过在所有控制电极上施加相同的电压，可均一地改变液滴的接触角，进而改变液面曲率；通施加不同偏置电压于控制电极，可使液滴向高电压电极一侧移动，从而调整液滴的横向位置。
图13 三维可调液体显微透镜结构示意图
2004年，飞利浦研究实验室的Hendriks 、Kuiper 等人[20]根据人眼的结构研制出一种高性能的仿生流体变焦微640×480像素的CMOS 成像传感器阵列；紧接着是一个塑料透镜，用于矫正成像清晰度；接着便是液体透镜；然后是一透镜，如图14所示。处在最下面的是个缩短了的玻璃球体，用以实现将所有波长的光会聚于一点，进一步提高成像清晰度；之后又是一个塑料透镜，最后是固定光圈。通过改变施加的电压，透镜既能像凸透镜会聚光线，又能像凹透镜那样发散光线（图15）。该结构典型响应时间为10ms ；可以对2cm 到无穷远距离的物体清晰成像；工作温度为-30℃～+ 60℃，工作温度范围为-40℃～+85℃。无论从结构还是性能上看，这种器件都达到了产品化的水平。
图14 流体变焦透镜结构图
图15 通过施加不同电压改变透镜类型
4.2.2 纤维光学在20世纪80年代，Jackel等人利用电润湿现象设计了光开关[21]。他们通过控制微流道中水银液滴的运动，通过其表面反射来控制光复用器中光线的传播（图16）。
图16 光开关(a)未加电压时，光路由1到3
(b)加电压后，水银液滴运动到中间，其表面将1的光线反射入2
2002年，Mach等人进行了利用电润湿调制光波导的研究[22]。研究中将部分光纤表面覆盖物剥离，使光纤与周围流体介质相接触；通过调节剥离处流体的折射率对光纤传输的光束进行调制。图17(a)为此装置原理图。光纤通过一直通道，通道内充满盐水溶液和另外一种与盐水溶液不相溶的液体。盐水溶液可在电润湿作用下在剥离区域运动，从而通过不同的覆盖率改变此区域折射率，从而达到对光纤中光线进行调制的作用。图17(b)表示了不同覆盖率下，光波的衰减情况。
图17 (a)装置原理图(b)不同覆盖率下的光线衰减情况
4.2.3 显示技术 2003年，Philips公司的Feenstra与Hayes等首先研制出基于EWOD的反射式显示器件的原型[23]。其基本结构如图18（a）所示。当没有外加驱动电压时，油滴自动平铺在水层和疏水性绝缘层之间，此时显示自然的油的颜色（图18（a）），当施加足够大的驱动电压时，水将浸润到下面的绝缘层，将油挤到侧面，此时，正面就呈现出底层的绝缘层的颜色（图18（b））。
图18 (a)未加驱动电压时油滴平铺在显示单元内(b)外加驱动电压时油滴被鼓起
2004年，Cincinnati大学的Heikenfeld等[24]研制了一种基于EWOD效应的光波耦合平板显示器，这是一种发光型显示器件，其显示的开关原理同Philips公司的类似，但是油膜内的有机发光体代替了之前的油溶性染料，可以在特定的背光源下受激发光（图19）。它具有发光强度和对比度大、发光效率高、工作电压低以及响应速度快等特点。
图19 显示单元的(a)开启和(b)关闭状态
4.3 其他应用
除上述的应用之外，介质上电湿润还在微流体搅拌、散热等各方面得到应用。Baret等巧妙地构造了一个基于电润湿的振动模型[25]，利用此模型可以搅拌体积很小的液体。Aggarwal等运用电润湿动力学制备出纯电润湿驱动的液体流，其有望在微器件散热方面得到应用[26]。Yi和Kim等研究发现，通过电润湿可以实现无喷头印刷[27]。它结合了EWOD动力学、不同的表面润湿性以及几何学，没有固体和固体直接接触。Kim的研究小组利用电润湿中液体形状会改变的特点，构造出基于电润湿的液体场效应管[28]，并对其输出特性进行测量，其不但有传统半导体场效应管所具备的开关特性，而且具备漏电流较小、没有漏电流饱和等优点。
5 面临的障碍
虽然电润湿的理论研究和应用都取得了很大的进展，可是仍面对以下难题：
一、触角饱和。根据Lippmann-Young方程可得，随着外加电压的增加，接触角会趋向于0。但实验研究表明，当接触角达到一个临界值时，通过外加电压很难使它再减小。这个现象引起了众多研究者的兴趣。但到目前仍没有一个大家共同认可的解释。
二、接触角滞后。接触角滞后是指在液体的接触角变化时存在前进接触角和后退接触角。电压增加时和电压减少时，同一电压所对应的接触角也不相同。如何消除接触角滞后对电润湿的影响是电润湿实际应用中需要考虑的一个重要问题。
三、电润湿中的电解。在介电材料和液体确定的情况下，获得较大接触角改变的两种途径是提高外加电压或减少介电层的厚度。这两种方法都有可能加速介电层的击穿，导致电润湿中的液体发生电解，液体在还没发生接触角变化时就会电解，产生气泡。电润湿中的电解将造成器件的损坏。
6 总结与展望
介质上电润湿已经在理论和应用上都取得相当多的成果。基于其原理的各种器件，特别是显示技术和微透镜，在未来都具有很大的发展前景。然而目前还有很多问题尚未解决，需要未来更深入的研究。
参考文献：
[1]Berge B. Electrocapillarity and wetting of insulator films by water[J]. Comptes Rendus de
l'Academie des Sciences Serie II, 1993, vol.317: 157-163.
[2]Fowler J, Moon H J, Kim C J. Enhancement of mixing by droplet-based microfluidics[J].
Fifteenth Ieee International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, Technical
Digest. 2002: 97-100.
[3]Seyrat E, Hayes R A. Amorphous fluoropolymers as insulators for reversible low-voltage
electrowetting[J]. Journal of Applied Physics. 2001, 90(3): 1383-1386.
[4]Paik P, Pamula V K, Chakrabarty K. Thermal effects on droplet transport in digitial
microfluidics with applications to chip cooling[J]. Itherm 2004, Vol 1. 2004, 1: 649-654. [5]Gong M, Kim C J. Two-dimensional digital microfluidic system by multilayer printed circuit
board[J]. 18th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. 2005: 726-729.
[6]Pamula V K, Pollack M G, Paik P Y, et al. Apparatus for manipulating droplets by
electrowetting-based techniques[Z]. US Patent 6,911,132, 2005.
[7]Pamula V K, Srinivasan V, Chakrapani H, et al. A droplet-based lab-on-a-chip for
colorimetric detection of nitroaromatic explosives[J]. 18th IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems. 2005: 722-725.
[8]Paik P Y, Pamula V K, Chakrabarty K. Adaptive cooling of integrated circuits using digital
microfluidics[J]. Ieee Transactions on Very Large Scale Integration (Vlsi) Systems. 2008, 16(4): 432-443.
[9]Fair R B, Khlystov A, Srinivasan V, et al. Integrated chemical/biochemical sample collection,
pre-concentration, and analysis on a digital microfluidic lab-on-a-chip platform[J]. Lab - on -
a - Chip: Platforms, Devices, and Applications. 2004, 5591: 113-124.
[10]Paik P, Pamula V K, Chakrabarty K. Adaptive hot-spot cooling of integrated circuits using
digital microfluidics[J]. Micro-Electro-Mechanical Systems - 2005. 2005, 7: 673-678. [11]Ren H, Srinivasan V, Fair R B. Automated electrowetting-based droplet dispensing with
good reproducibility[J]. Proceedings of MicroTAS 2003. 2003: 993-996.
[12]Cho S K, Fan S K, Moon H J, et al. Towards digital microfluidic circuits: Creating,
transporting, cutting and merging liquid droplets by electrowetting-based actuation[J].
Fifteenth Ieee International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, Technical
Digest. 2002: 32-35.
[13]Srinivasan V, Pamula V, Paik P, et al. Protein stamping for maldi mass spectrometry using an
electrowetting-based microfluidic platform[J]. Lab - on - a - Chip: Platforms, Devices, and Applications. 2004, 5591: 26-32.
[14]Paik P, Pamula V K, Pollack M G, et al. Electrowetting-based droplet mixers for microfluidic
systems[J]. Lab on a Chip. 2003, 3(1): 28-33.
[15]Paik P, Pamula V K, Fair R B. Rapid droplet mixers for digital microfluidic systems[J]. Lab
on a Chip. 2003, 3(4): 253-259.
[16]Huh D, Tkaczyk A H, Bahng J H, et al. Reversible switching of high-speed air-liquid
two-phase flows using electrowetting-assisted flow-pattern change[J]. Journal of the
American Chemical Society. 2003, 125(48): 14678-14679.
[17]Cheng J Y, Hsiung L C. Electrowetting (EW)-based valve combined with hydrophilic Teflon
microfluidic guidance in controlling continuous fluid flow[J]. Biomedical Microdevices.
2004, 6(4): 341-347.
[18]Berge B, Peseux J. Variable focal lens controlled by an external voltage: An application of
electrowetting[J]. European Physical Journal E. 2000, 3(2): 159-163.
[19]Krupenkin T, Yang S, Mach P. Tunable liquid microlens[J]. Applied Physics Letters. 2003,
82(3): 316-318.
[20]Hendriks B, Kuiper S. Through a lens sharply[J]. Ieee Spectrum. 2004, 41(12): 32-36.
[21]Jackel J L, Hackwood S, Veselka J J, et al. Electrowetting switch for multimode optical
fibers[J]. Applied Optics. 1983, 22(11): 1765-1770.
[22]Mach P, Krupenkin T, Yang S, et al. Dynamic tuning of optical waveguides with
electrowetting pumps and recirculating fluid channels[J]. Applied Physics Letters. 2002, 81(2): 202-204.
[23]Hayes R A, Feenstra B J. Video-speed electronic paper based on electrowetting[J]. Nature.
2003, 425(6956): 383-385.
[24]Heikenfeld J, Steckl A J. Intense switchable fluorescence in light wave coupled
electrowetting devices[J]. Applied Physics Letters. 2005, 86(1):011105.
[25]Baret J C, Mugele F. Electrical discharge in capillary breakup: Controlling the charge of a
droplet[J]. Physical Review Letters. 2006, 96(1):016106.
[26]Aggarwal J, Kotlicki A, Mossman M, et al. Liquid transport based on electrostatic
deformation of fluid interfaces[J]. JOURNAL OF APPLIED PHYSICS. 2006, 99(10):
104904(1-6).
[27]Yi U C, Kim C J. Soft printing of droplets pre-metered by electrowetting[J]. Sensors and
Actuators a-Physical. 2004, 114(2-3): 347-354.
[28]Kim D Y, Steckl A J. Liquid-state field-effect transistors using electrowetting[J]. APPLIED
PHYSICS LETTERS. 2007, 90(4): 043507.
机制设计理论辨析_邱询旻
机制设计理论辨析 邱询旻，冉祥勇 （贵州财经学院，贵州贵阳550004） [摘要]瑞典皇家科学院将第39届诺贝尔经济学奖授予三位在机制设计理论领域作出贡献的经济学家，他们的研究极 大推动了经济学理论的发展，机制设计理论成为上世纪后期微观经济学领域发展最快的一个分支，诺贝尔奖的颁发使 机制设计理论开始引起学术界的更广泛关注。本文主要围绕机制设计理论的定义、渊源、内涵、影响对其进行理论综 述，以期为我国今后在机制设计理论方面的研究做好基础。 [关键词]机制设计理论；激励相容；显示原理；实施理论；马斯金单调性 [中图分类号]F014.36[文献标识码]A [文章编号]1674-3288（2009）04-0001-05 [收稿日期]2009-06-10 [作者简介]邱询旻(1960-)，男，辽宁丹东人，贵州财经学院经济学教授，博士后，研究方向：美国经济、国际竞争力；冉祥 勇(1982-)，男，山东聊城人，贵州财经学院国际贸易学硕士研究生，研究方向：国际经济合作与竞争力。 第39届诺贝尔经济学奖授予了三位对机制设计理论（Mechanism Design Theory ）作出重大贡献的经济学家，机制设计理论成为学术界关注的焦点。机制设计理论在现代经济学中对社会惯例和市场的分析上作出了重大的突破，改变了以前经济学家认为在政府信息不完全的情况下不能进行优化社会惯例和规章的观点，它对现在和以后的政策制定都有很大的影响。[1]这一理论的逐渐成熟使亚当?斯密所谓市场——这只“看不见的手”越来越清晰，并且可以利用“这只手”去实现计划者的目的。正如笔者（2008）在《“环中国圈国家”的战略和作用及其三大基础》中强调的，地区性合作机制的不断完善，可以加强各国经贸、文化交流，促进文明 间的对话了解，实现“环中国圈国家”的可持续发展。 [2]一、机制设计理论的定义 上世纪60年代，里奥尼德?赫维茨最早提出机制设计理论，因此而被誉为“机制设计理论之父”。之后，美国经济学家马斯金和迈尔森进一步发展了机制设计理论，他们的理论研究核心是如何在信息分散和信息不对称的条件下设计激励相容的机制来实现资源的有效配置，所以学者们关于机制设计理论的定义也主要是围绕这一核心进行论述的。 赫维茨（1960）把机制设计理论定义为：对于任意给定的一个目标，在自由选择、自愿交换的分散化决策条件下，能否并且怎样设计一个合理机制（即制定什么样的方式、法则、政策条令、资源配置等规则），使得经 济活动参与者的个人利益和设计者既定的目标一致。[3]赫维茨强调机制具有机械性、标准性和程序性，他的意 图是使社会各学科都像化学、物理学一样精确化，如一项经济政策的实施可以像发射火箭一样被精确地预期和准确地击中目标。马斯金的弟子钱颖一给机制设计下的定义大致与赫维茨的相同：给定一个组织的目标（比如企业的利润、政府的税收、经济的效率、社会的公平），是否可以和如何设计一套游戏（或博弈）规则，使得每一个参加经济活动的人（基本假定：人是理性的或者说自私的，即指他在具体策略选择时的目的是使自己的利益最大化），在掌握各自私人信息的情况下出于自身利益行事，其最终博弈结果能够到达该组织设定 的目标。[4]我国学者丁利等认为可以把机制设计理论看作是博弈论和社会选择理论的综合运用，假设人们的 行为按照博弈论刻画的方式，并且按照社会选择理论对各种情形都设定一个社会目标，那么机制设计就是考虑构造什么样的博弈形式，使得这个博弈的解最接近社会目标。[5] 可见，机制设计理论的定义大致可以分为两部分：首先具有一个“信息加工系统”，对收到的不完全信息进行准确、有效分析，并作出合理决策；其次，各个行为体都应该符合自由制度主义主张的自私、理性等特性， 第２５卷第４期 ２００９年７月Vol.25,No.4Jul.2009JOURNAL OF JILIN BUSINESS AND TECHNOLOGY COLLEGE 吉林工商学院学报□经济理论与实践
发光材料
上海理工大学 目录 一、引言 (1) 二、发光现象及其原理 (1) 2.1荧光现象 (1) 2.2 LED现象 (2) 2.3白炽灯现象 (2) 2.4 HID现象 (2) 2.5有机发光原理 (2) 三、发光材料的应用 (3) 3.1光致发光材料 (3) 3.2阴极射线发光材料 (4) 3.3电致发光材料 (4) 3.4辐射发光材料 (4) 3.5光释发光材料 (5) 3.6热释发光材料 (5) 3.7高分子发光材料 (5) 3.8纳米发光材料 (6) 四、结束语 (6) 五、参考文献 (7)
发光材料 一、引言 众所周知[1]，材料、能源和信息是21世纪的三大支柱。发光材料作为人类生活中最为重要的材料之一，有着极其重要和特殊的地位。随着科学技术的进一步发展，发光材料广泛运用于化工、医药食品、电力、公用工程、宇航、海洋船舶等各个领域。各种新型高科技在运用于人类日常生活中，势必都需要用到部分不同成分和性质的发光材料。 从20世纪70年代起，科学家们发现将稀土元素掺入发光材料，可以大大提高材料的光效值、流明数和显色性等性能，从此开启了发光材料发展的又一个主要阶段。世界己经离不开人造光源，荧光灯作为最普遍的人造光源之一己在全世界范围内开始应用，据统计全世界60%以上的人工造光是由荧光灯提供的，而大部分荧光灯就是利用稀土三基色荧光粉发光的。 二、发光现象及其原理 不同发光材料的发光原理不尽相同，但是其基本物理机制是一致的:物质原子外的电子一般具有多个能级，电子处于能量最低能级时称为基态，处于能量较高的能级时称为激发态;当有入射光子的能量恰好等于两个能级的能量差时，低能级的电子就会吸收这个光子的能量，并跃迁到高能级，处于激发态;电子在激发态不稳定，会向低能级跃迁，并同时发射光子;电子跃迁到不同的低能级，就会发出不同的光子，但是发出的光子能量肯定不会比吸收的光子能量大。 2.1荧光现象 荧光发光的主要原理:紫外线的光子的能量比可见光的能量大;当荧光物质被紫外线照射时，其基态电子就会吸收紫外线的光子被激发而跃迁至激发态;当它向基态跃迁时，由于激发态与基态间还有其他能级，所以此时释放的光子能量就会低于紫外线的能量，而刚好在可见光的范围内，于是荧光物质就会发出可见光，这种光就叫做荧光。常见的日光灯发 1
磁性材料及其应用研究
万方数据
乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡等。 图１磁性材料 ２．１永磁材料 一经外磁场磁化以后，即使在相当大的反向磁场作用下，仍能保持一部或大部原磁化方向的磁性。对这类材料的要求是剩余磁感应强度Ｂｒ高，抗退磁能力强，磁能积（ＢＨ）大。相对于软磁材料而言，它亦称为硬磁材料。永磁材料有合金、铁氧体和金属间化合物三类。①合金类：包括铸造、烧结和可加工合金。铸造合金的主要品种有：ＡＩＮｉ（Ｃｏ）、ＦｅＣｒ（Ｃｏ）、ＦｅＣｒＭｏ、ＦｅＡＩＣ、ＦｅＣｏ（Ｖ）（Ｗ）；烧结合金有：Ｒｅ－－Ｃｏ（Ｒｅ代表稀土元素）、Ｒｅ—Ｆｅ以及ＡｌＮｉ（Ｃｏ）、ＦｅＣｒＣｏ等；可加工合金有：ＦｅＣｒＣｏ、ＰｔＣｏ、ＭｎＡＬＣ、ＣｕＮｉＦｅ和Ａ１ＭｎＡｇ等，后两种中ＢＨＣ较低者亦称半永磁材料。②铁氧体类：主要成分为ＭＯ?６Ｆｅ２０３，Ｍ代表Ｂａ、Ｓｒ、Ｐｂ或ＳｒＣａ、ＬａＣａ等复合组分。③金属间化合物类：主要以ＭｎＢｉ为代表。根据使用的需要，永磁材料可有不同的结构和形态。有些材料还有各向同性和各向异性之别。 ２．２软磁材料 它的功能主要是导磁、电磁能量的转换与传输。因此，对这类材料要求有较高的磁导率和磁感应强度，同时磁滞回线的面积或磁损耗要小。与永磁材料相反，其Ｂｒ和ＢＨＣ越小越好，但饱和磁感应强度Ｂｓ则越大越好。软磁材料大体上可分为四类。①合金薄带或薄片：ＦｅＮｉ（Ｍｏ）、ＦｅＳｉ、ＦｅＡＩ等。 ②非晶态合金薄带：Ｆｅ基、Ｃ０基、ＦｅＮｉ基或ＦｅＮｉＣｏ基等配以适当的ｓｉ、Ｂ、Ｐ和其他掺杂元素，又称磁性玻璃。③磁介质（铁粉芯）：ＦｅＮｉ（Ｍｏ）、ＦｅＳｉＡＩ、羰基铁和铁氧体等粉料，经电绝缘介质包覆和粘合后按要求压制成形。④铁氧体：包括尖晶石型一一ＭＯ?Ｆｅ２０３（Ｍ代表ＮｉＺｎ、ＭｎＺｎ、ＭｇＺ．、Ｌｉｌ／２Ｆｅｌ／２Ｚｎ、ＣａＺｒｔ等），磁铅石型一一Ｂａ３Ｍｅ２Ｆ也４０１４１（Ｍｅ代表Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ及其复合组分）。 ２．３矩磁材料和磁记录材料 主要用作信息记录、无接点开关、逻辑操作和信息放大。这种材料的特点是磁滞回线呈矩形。旋磁材料具有独特的微波磁性，如导磁率的张量特性、法拉第旋转、共振吸收、场移、相移、双折射和自旋波等效应。据此设计的器件主要用作微波能量的传输和转换，常用的有隔离器、环行器、滤波器、衰减器、相移器、词制器、开关、限幅器及延迟线等，还有尚在发展。 ３磁性材料的应用及行业发展 ３．１磁性材料的应用 我们知道，硬磁性材料被磁化以后，还留有剩磁，剩磁的强弱和方向随磁化时磁性的强弱和方向而定。录音磁带是由带基，粘合剂和磁粉层组成。带基一般采用聚碳酸脂或氯乙烯等制成。磁粉是用剩磁强的ｒ—Ｆｅ２０３或Ｃｒ０２细粉。录音时，是把与声音变化相对应的电流，经过放大后，送到录音磁头的线圈内，使磁头铁芯的缝隙中产生集中的磁场。随着线圈电流的变化，磁场的方向和强度也作相应的变化。当磁带匀速地通过磁头缝隙时，磁场就穿过磁带一３６８～并使它磁化。由于磁带离开磁头后留有相应的剩磁，其极性和强度与原来的声音相对应。磁带不断移动，声音也就不断地被记录在磁带上。 应用于计算机磁性存储设备和作为乘客乘车的凭证和票价结算的磁性卡所用的磁性材科及作用原理，同磁带所用的磁性材料及作用原理基本相同，只是用处不同而已。在磁性卡上有一窄条磁带，当你乘地铁从甲站到乙站时，在甲站向仪器中投入从甲站到乙站的票钱（硬币），之后投出一张磁性卡，在投出这张磁性卡的过程中已录上了到乙站下车的磁记录，拿这张磁性卡乘车到乙站后投入到仪器中，门开，出站。如果没在乙站下车，而是在比乙站远的丙站下车，投入的硬币不够，出站门不开。要拿磁性卡补票后才能出站。在乙站或丙站投入磁性卡的过程，就是磁记录经过磁头变成电信号的过程。再用电信号控制站门开关。电机的铁芯所用的磁性材料一般用硬磁铁氧体，这些材料的特点是磁化后不易退磁。对磁通的阻力小。磁性材料的用途广泛，磁性材料在电子技术领域和其他科学技术领域中都有重要的作用。 ３．２磁性材料的行业发展 中国地大物博，金属和稀有元素矿藏非常丰富，有着丰富而天然的原材料资源优势，磁性材料产业所需的各种原材料几乎国内都能满足。磁性材料行业，离不开稀土。因为稀土成本占磁材原料成本的３０％，而中国是稀土的故乡，世界上８０％的稀土储量在中国，因此中国稀土的资源优势，决定了磁性材料行业的中国优势。 ２００６年中国出口各类磁体２３万吨，出口金额仅８．６亿美元；进口各类磁体６．９万吨，而进口金额达５．７亿美元。２００７年１—８月中国电磁铁；永磁铁等；电磁或永磁工件夹具等进口数量为５７，０３１，９９２．００千克，用汇５１３，１６１，９８７．００美元；出口数量为１９３，８４０，０３５．００千克，创汇８０９，９０９，６２０．００美元。 中国磁性材料工业在产量方面已经初具规模，发展速度很快，但与日本等磁性材料工业发达的国家相比，无论是管理水平、制造工艺、产品质量及产品档次都存在一定差距。中低档产品占据了较大的国际市场，但在高档产品上还缺乏竞争力。随着高清晰度电视等消费类电子产品的日益普及，汽车、通信业的发展，对高档磁性材料的需求越来越多。中国的磁性材料企业应该抓住这个有利的时机，开发高档磁性材料产品，占领国际市场。 “十一五”时期，是中国磁性材料工业大发展时期，世界磁性材料产业中心已经转移到中国。预计中国铝镍钴磁钢产量为３，０００吨（全球产量７，８４０吨），铁氧体永磁产量１９５，０００吨（全球产量６７６，０００吨），稀土钕铁硼磁体９，４００吨（全球１４，４００吨），软磁铁氧体产量９８，８００吨（全球４３１，０００吨）。到２０１０年中国各类磁体的产量均稳居世界之首，占全球的份额还将继续增大。到２０２０年，中国磁性材料的产量将占全球一半以上，成为世界磁性材料产业中心。 参考文献 ［１］胡双锋，黄尚宇，周玲，吕书林．磁学的发展及重要磁性材料的应［Ｊ］．稀有全属材料与工程。２００７．（９）． ［２３余声明．智能磁性材料及其应用ＥＪ］．磁性材料度嚣件，２００４，（５）．［３］宋振纶，李卫．钕铁硼永詹材科表面防护技术：特点?应用?同题 ［Ｊ］．磁性材料及器件，２００８，（１）．万方数据
从所罗门王的故事到机制设计理论
从所罗门王的故事到机制设计理论 《圣经》上所罗门王的故事是大家耳熟能详的。两个女人抱着一个男婴来到所罗门王跟前，要求他评判到底谁是真的母亲。所罗门王见她们争执不下，便喝令侍卫拿一把剑来，要把孩子劈成两半，一个母亲一半。这时其中一个女人说：“大王，不要杀死孩子。把孩子给她吧，我不和她争了”。所罗门王听了却说：“这个女人才是真的母亲，把孩子给她。”这个关于所罗门王的睿智的故事在流传了两千年后，有好吹毛求疵的经济学家跳出来说，故事中的假母亲是不够聪明的，如果她和真母亲说同样的话，那所罗门王该怎么办呢？当然，仅仅会责问别人还不是好样的，我们的经济学家有备而来。机制设计（mechanism design）理论及其一个主要部分执行（implementation）理论几乎是完美地回答了这个问题。 今后，有车族可 能要以纳税的形 式为汽车排放的 尾气买单了…… 机制设计理论可以看作是博弈论和社会选择理论的综合运用，简单地说，如果我们假设人们是按照博弈论所刻画的方式行为的，并且我们设定按照社会选择理论我们对各种情形都有一个社会目标存在，那么机制设计就是考虑构造什么样的博弈形式，使得这个博弈的解就是那个社会目标，或者说落在社会目标集合里，或者无限接近于它。它和所谓的信息经济学也几乎是一回事，只不过后者有不同的发展线索，但毫无疑问所有信息经济学成果都可以在机制设计的框架中处理。
机制设计理论的思想渊源可以追溯到本世纪三四十年代关于社会主义的哈耶克-米塞斯与兰格-勒纳之间的著名论战。后来赫维茨在数篇文章中提出了一个分析制度问题的一般化框架。近几十年来，机制设计理论一直是现代经济学研究的核心主题之一，有众多经济学家在这个领域作出了重要贡献，代表性人物除了赫维茨，还有里特尔，拉德纳，马斯金，梅耶森，格罗夫斯，莱德亚德，汤姆森，吉巴德，萨特斯维特，缪林，乔丹，摩尔，帕尔弗雷，波斯特维特，施克米德，杰克逊，阿布鲁，森，斯尧斯特拉姆，史瑞娃施塔娃，田国强（赫维茨的华裔学生），周林等人。其中最杰出者当属赫维茨和马斯金。 从研究者的角度看，一个机制的最值得关注的特征有两个，信息和激励。机制的运行总是伴随着信息的传递，那么信号空间的维度成为影响机制运行成本的一个重要因素，所谓信息问题就是要求机制的信号空间的维度越小越好，当然必要时还须考虑信息的复杂性。而激励问题就是我们通常说的激励相容，这是赫维茨1972年提出的重要概念。在不同的博弈解前提下，激励相容有不同的表现形式。机制设计理论家们几乎对各种情形下什么样的社会选择规则是可执行（马斯金贡献的概念）的问题都进行了探讨。 最初，占优策略均衡受到青睐，因为占优策略的好处是显而易见的。所谓占优策略就是不管别人采取什么策略，我的策略总是不差的，以不变应万变。不管别人怎么样总说真话就是一种占优策略。但经典的吉巴德-萨特斯维特操纵（ma nipulation）定理讲，能被占优策略均衡所执行的社会选择规则只能是独裁性的，即好和坏由一个人说了算。赫维茨1972年的著名结果也说的是这个道理，在信息分散的个人经济环境里，不存在一个有效率的机制让人有动力显示他的真正信息。
滤波器基本原理、分类、应用
滤波器原理 滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减其它频率成分。在测试装置中，利用滤波器的这种选频作用，可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。 广义地讲，任何一种信息传输的通道（媒质）都可视为是一种滤波器。因为，任何装置的响应特性都是激励频率的函数，都可用频域函数描述其传输特性。因此，构成测试系统的任何一个环节，诸如机械系统、电气网络、仪器仪表甚至连接导线等等，都将在一定频率范围内，按其频域特性，对所通过的信号进行变换与处理。 本文所述内容属于模拟滤波范围。主要介绍模拟滤波器原理、种类、数学模型、主要参数、ＲＣ滤波器设计。尽管数字滤波技术已得到广泛应用，但模拟滤波在自动检测、自动控制以及电子测量仪器中仍被广泛应用。带通滤波器 二、滤波器分类 ⒈根据滤波器的选频作用分类 ⑴低通滤波器 从0～f2频率之间，幅频特性平直，它可以使信号中低于f2的频率成分几乎不受衰减地通过，而高于f2的频率成分受到极大地衰减。 ⑵高通滤波器 与低通滤波相反，从频率f1～∞，其幅频特性平直。它使信号中高于f1的频率成分几乎不受衰减地通过，而低于f1的频率成分将受到极大地衰减。 ⑶带通滤波器 它的通频带在f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分可以不受衰减地通过，而其它成分受到衰减。 ⑷带阻滤波器 与带通滤波相反，阻带在频率f1～f2之间。它使信号中高于f1而低于f2的频率成分受到衰减，其余频率成分的信号几乎不受衰减地通过。 推荐精选
低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器，例如：低通滤波器与高通滤波器的串联为带通滤波器，低通滤波器与高通滤波器的并联为带阻滤波器。 低通滤波器与高通滤波器的串联 低通滤波器与高通滤波器的并联 ⒉根据“最佳逼近特性”标准分类 ⑴巴特 沃斯滤波 器 从幅频特 性提出要 求，而不 考虑相频 特性。巴 特沃斯滤 波器具有最大平坦幅度特性，其幅频响应表达式为： ⑵切比雪夫滤波 器 推荐精选
机制设计理论简析
目录 一、机制设计理论的概念 (2) 二、机制设计的显示原理 (3) 三、机制设计的实施理论 (5) 四、机制设计理论的应用 (6) (一)机制设计理论在社会选择中的运用 (6) (二)机制设计理论在拍卖理论中的运用 (7) (三)机制设计理论在货币政策时间不一致性中的运用 (7) (四)机制设计理论在绿色支付政策(green payment)中的运用 . 8 五、机制设计理论对中国的借鉴意义 (8) (一)国有企业经营者的激励机制设计 (8) (二)金融系统的机制设计 (9) 六、机制设计理论最新的发展 (10) (一)合谋 (10) (二)产权残缺(imperfect property right) (10) (三)委员会(committee)决策的信息获取 (11) 七、小结 (11)
机制设计理论简析 2007年的诺贝尔经济学奖是Leonid Hurmicz、Roger B．Myerson以及EricS．Maskin共同获得，以表彰他们在机制设计理论方面的重要贡献。Hurmicz目前的研究主要包括了机制设计理论、重复博弈、收入不均衡问题以及投票理论等等。Myerson主要的研究包括经济学领域中的博弈论以及政治学领域中的投票体制等等。Maskin日前的研究领域包括博弈论、激励理论、拍卖理论以及社会选择与社会福利，研究的课题为机制设计理论、重复博弈、收入不均衡问题以及投票理论。 “机制没计理论”最早由赫维奇提出，马斯金和迈尔森则进一步发展了这一理论。瑞典皇家科学院在颁奖文稿中称，“这种理论使我们能区分运作良好的市场和运作不良好的市场，它帮助经济学家确定有效的贸易机制、规则体系和投票程序”。 一、机制设计理论的概念 亚当-斯密曾经用看不见的手来比喻市场如何在理想状态下保证稀缺资源的有效分配，然而，现实的市场条件往往是不完美的，市场失灵经常发生在不完全竞争市场、不完全信息市场及外部性、公共产品供给等场景中，市场无法推进资源的有效配置。机制设计理论，加深了这种情况下我们对优化分配机制的属性、个人动机和私人信息的理解，而且还帮助我们寻找其他机制来改进市场的作用。在赫维茨看来，机制就是参与人彼此进行信息交换的通信系统，每个人都可以在这个机制中采取策略性的行动，即为了获得最大的预期效用或收益，参与人可以隐藏对自己不利的信息或者发送错误信息。机制正如收集并处理所有这些信息的机器，而且还规定了信息博弈的行为规则，针对收集到的信息实施博弈的均衡解。不同机制的比较，实际上就是对信息博弈的不同均衡解的比较。也就是说，在不影响每个参与者追求个人利益的激励约束下，制度设计者可以设计出公共产品“反搭便车”的内生机制，把个人目标与社会目标予以“合成”，以调配并激励私人的力量为公众的目标所奋斗。由此可见，机制设计理论主要研究在自由选择、自愿交换、信息不完全等分散化决策条件下，对于任意给定的一个经济或社会目标，设计出一种经济机制(博弈规则)，使经济活动参与者的个人利益和制度设计者的既定目标相吻合。从研究路径和方法来看，传统经济分析把市场机制看作是给定的，而机制设计理论把社会目标作为已知，试图寻找实现既定社会目标的经济
关于磁性材料及其应用的探讨
关于磁性材料及其应用的探讨 发表时间：2019-08-15T14:05:45.490Z 来源：《工程管理前沿》2019年第9期作者：程俊峰[导读] 对磁性材料的相关应用进行探讨，以促进磁性材料的不断发展。 宁波招宝磁业有限公司 315000 【摘要】磁性材料的用途多种多样，目前越来越多的学者对其进行了研究，本文对磁性材料的相关应用进行探讨，以促进磁性材料的不断发展。 【关键词】磁性材料；应用；探讨 1引言 磁性材料的种类多种多样，例如磁性纳米材料、磁性气凝胶材料、磁性吸附材料等，不同的材料其用途各不相同，可以被应用与不同的领域。目前，磁性材料已经成为研究热点，根据其优势越来越多的被应用于各个行业中，本文介绍了几种磁性材料以及其应用。2磁性纳米材料 与大多现有生物医用纳米材料不同，以纳米氧化铁为代表的医用磁性纳米颗粒既可介导外场产生局域磁场、热效应、力学效应，又兼顾了本征的类酶催化活性。同时，纳米氧化铁是当前为数不多的已被美国食品药品监督管理局（FDA）批准可用于临床的无机纳米材料. 因此，将多功能集成于一体的磁性纳米颗粒在磁共振造影成像（MRI）、磁感应热疗、细胞命运调控、生物催化等生物医学相关领域展现出巨大的应用前景. 在生物影像方面，超顺磁性氧化铁纳米颗粒增强的磁共振 T 2 成像已应用于多种疾病的诊断；在肿瘤精准治疗方面，集成影像与热疗为一体的磁性氧化铁诊疗一体化纳米平台材料也展现了巨大潜力；在生物催化方面，磁性氧化铁纳米材料由于具有类生物酶的催化特性，且稳定性高、经济以及可规模化制备等特点，已经成为当前的研究热点之一。然而，磁性纳米材料在取得良好进展的同时，也面临着更重要的挑战. 比如，传统超顺磁氧化铁纳米颗粒作为磁共振T 2 造影剂，在临床应用上存在易与低信号区产生混淆，且图像分辨率仍有待提高的问题，作为磁热疗剂，其低的磁热效率也一直是临床靶向磁热疗应用的障碍. 令人欣慰的是，随着磁性纳米材料合成技术的不断发展，新型的磁性纳米材料不断涌现，不仅有效改善了以往存在的科学问题，而且也进一步扩展了其在生物医学领域的应用面. 如利用准顺磁氧化铁作为T 1 造影剂已被成功开发，高磁-热效率的纳米热疗剂也逐步进入人们视野，在脑神经调控、生物体器官冷冻复苏、细胞命运调控以及肿瘤诊疗一体化等方面也取得了长足进展。目前，磁性纳米材料在生物医学应用的多个领域都展现出其独特的优势，特别是在高效介导外场产生的生物效应及其应用上取得了重要进展。 3磁性气凝胶材料 气凝胶是由胶体粒子或高聚物分子相互聚结构成的纳米多孔网络结构，并在孔隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料。气凝胶最初由 Kistle制得，他采用超临界干燥技术成功制备了二氧化硅气凝胶，因此将气凝胶定义为湿凝胶通过超临界干燥所获得的材料。随着气凝胶材料的不断发展，具有特殊功能的气凝胶也越来越受到人们的关注。磁性气凝胶是一种具有磁响应性能的气凝胶材料，它同时兼具气凝胶的特性和磁响应性能，在吸附、催化和生物医学等领域的应用都有独特的优势。磁性气凝胶主要采用将磁功能化的材料分散在溶液中，经过凝胶化、老化和超临界干燥等步骤制得，通常的方法是将磁性纳米颗粒物理分散或化学接枝到气凝胶基质中，如在常规气凝胶上负载磁性纳米材料，以赋予其磁性能。因磁功能化的纳米材料和气凝胶基质的不同，磁性气凝胶的结构和性能也会变化，这为制备具有特殊功能的气凝胶提供了条件，具有很广的研究前景。磁性气凝胶可分为无机磁性气凝胶和有机磁性气凝胶两类:无机磁性气凝胶的基质主要是 SiO2 和 TiO2 等气凝胶，主要研究磁性颗粒与气凝胶基体的相互作用机理以及对材料结构和性能的影响。而有机磁性气凝胶的基质主要是石墨烯气凝胶和碳气凝胶等柔性气凝胶，它们主要应用于吸附、催化和医药载体等领域，且具有磁分离效果好、催化效率高和可回收利用的特点。在水处理中，磁性气凝胶材料能在保持其自身结构完整的前提下有效吸附污染物，并且能够通过在外部加载磁场的作用下实现快速分离与回收，是一种新型的环保吸附剂。由于具有高比表面积、高孔隙率以及磁性能，磁性气凝胶在催化效率和磁响应性能上有巨大的优势，也可以作为高效催化剂使用。此外，磁性气凝胶材料还在生物医药和电极材料等领域有优异的性能和广泛的应用，是一种研究与应用潜力巨大的新型材料。 4磁性吸附材料 工业发展一方面促进了科技的发展，给人们生活创造了各种便利，但另一方面由于涉及各种化学反应和材质，生产过后带来的环境垃圾以及废水的排放和处理也是一大难题。废水的排放会导致新的环境安全问题，国家对排放进行了限制，专家们也致力于研究出新的方式来处理废水，那么磁性吸附就是新兴的一种方式。 磁性材料在外加磁场的条件下就可以加速重金属离子与液体的分离，因此确保吸附材料具有稳定的磁性，就需要通过一番实验制得。实验发现制得的磁性氧化石墨烯取得了良好的吸附效果，比如实验将 FeCl 3 ·6H 2 O 作为前驱体制备出 Fe 3 O 4 修饰的三元磁性氧化石墨烯AMGO 很好的对 Cr(VI) 进行了吸附。还有 Cu 2+ 、Pb 2+ 、Ni 2+ 、Hg 2+ 、Cd 2+ 、As 3+ 、As 5+ 、Cr 6+ 等重金属离子存在于水和土壤中给环境带来了很大的污染，简单的物理和化学方法不能高效的除去这些重金属离子，那么研究出完备的吸附法就可以解除燃眉之急。 我们都知道水体中各种成分都是可以共存的，如果采用化学反应之类的除去重金属离子，会对原来的水体造成化学污染，而且浪费了资源，过滤和回收都是需要耗费很大的代价的。在这个基础下，水中的任何物质之间都是有可能发生反应从而影响重金属离子的去除的，为了避免这个弊端，需要保证吸附材料具有稳定的磁性，同样还要保证自身的稳定性。合成物就是一种稳定存在的方式，Fe 表面含有很强络合重金属离子能力的丰富的官能团，被相关人员拿来做研究，经实验发现在此基础下具有一定的吸附量，而且吸附量深受 PH 的影响，为了达到高效的吸附量需要对相关影响因素进行控制和调整。 在不同的 pH 下还有在不同金属离子的存在下，所具备的吸附效果也是不同的。在 pH 为 5.3 的情况下 GO/Fe 3 O 4 对 Cu(II)的最大吸附容量是 18.26 mg/g，但是在 FA 存在时最大吸附容量可以达到19.09 mg/g。除此之外对重金属离子的吸附性还和吸附顺序有关，所以对于不同的重金属离子的吸附量也是不同的。如何制备出更加强效的稳定性的材料就需要通过各种离子的尝试。运用化学反应将实验收获的具有吸附能力的离子制备成稳定的合成物，在加上磁性条件的情况下加强吸附效果。比如将 Fe 3+ 和 Fe 2+ 与 GO 上的羧基形成配合物制得的磁性氧化石墨烯就对许多重金属离子有明显的吸附成效。因此专家和研究人员把目光和研究方向投向具有磁性的吸附材料上，经过尝试和摸索，确实得到比较完备的实验报告和收获，相信在未来会制备出更加高效的吸附材料。
磁性材料论文
磁性材料论文 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
摘要磁性材料最开始在中国被发现并应用于中国四大发明中的指南针上，随后历经多年的发展，磁性材料已经广泛的应用在我们的生活之中，也与信息化、自动化、机电一体化、国防、国民经济的方方面面紧密相关。本文综述了对磁性材料的认识，磁性材料的分类与相关概况，磁性材料的基本特性，磁性材料的机理与生产工艺，实际应用以及发展前景等。 Abtract：Magnetic materials in the beginning in China was found and applied in the four great inventions of the compass, and after many years of development, magnetic materials have been widely used in our life, and with the information, automation, mechanical and electrical integration, national defense, national economy is closely related to all aspects of. This paper summarizes the magnetic material understanding, magnetic materials classification and related survey, the basic characteristic of the magnetic material, the mechanism of magnetic materials and production process, application and development prospect, etc. Key words：Magnetic materials Applications of Magnetic materials Development of Magnetic materials 磁性材料 关键词磁性材料磁性材料的应用磁性材料的发展前景 1 磁性材料的认识 中国是世界上最先发现物质磁性现象和应用磁性材料的国家。早在战国时期就有关于天然磁性材料（如磁铁矿）的记载。11世纪就发明了制造人工永磁材料的方法。1086年《梦溪笔谈》记载了指南针的制作和使用。1099～1102年有指南针用于航海的记述，同时还发现了地磁偏角的现象。 近代，电力工业的发展促进了金属磁性材料——硅钢片（Si-Fe合金）的研制。永磁金属从 19世纪的碳钢发展到后来的稀土永磁合金，性能提高二百多倍。20世纪40年代，荷兰.斯诺伊克发明电阻率高、高频特性好的铁氧体软磁材
上转换发光机理与发光材料整理
上转换发光机理与发光材料 一、背景 早在1959年就出现了上转换发光的报道，Bloemberge在Physical Review Letter上发表的一篇文章提出，用960nm的红外光激发多晶ZnS，观察到了525nm绿色发光。1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、H03+和Tm3+离子在红外光激发时，可见发光几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的观点。 二、上转换发光机理 上转换材料的发光机理是基于双光子或者多光子过程。发光中心相继吸收两个或多个光子，再经过无辐射弛豫达到发光能级，由此跃迁到基态放出一可见光子。为了有效实现双光子或者多光子效应，发光中心的亚稳态需要有较长的能及寿命。稀土离子能级之间的跃迁属于禁戒的f-f 跃迁，因此有长的寿命，符合此条件。迄今为止，所有上转换材料只限于稀土化合物。 三、上转换材料 上转换材料是一种红外光激发下能发出可见光的发光材料，即将红外光转换为可见光的材料。其特点是所吸收的光子能量低于发射的光子能量。这种现象违背了Stokes定律，因此又称反Stokes定律发光材料。 1、掺杂Yb3+和Er3+的材料Yb3+(2F7/2→2F5/2)吸收近红外辐射，并将其传
递给Er3+，因为Er3+的4I11/2能级上的离子被积累，在4I11/2能级的寿命为内，又一个光子被Yb3+吸收，并将其能量传递给Er3+，使Er3+离子从4I11/2能级跃迁到4F7/2能级。快速衰减，无辐射跃迁到4S3/2，然后由 4S 3/2能级产生绿色发射（ 4S 3/2 → 4I 15/2 ） ，实现以近红外光激发得到绿 色发射。 2、掺杂Yb3+和Tm3+的材料 通过三光子上转换过程，可以将红外辐射转换为蓝光发射。第一步传递之后，Tm3+的3H5能级上的粒子数被积累，他又迅速衰减到3F4能级。在第二部传递过程中，Tm3+从3F4能级跃迁到3F2能级，并又快速衰减到3H4。紧接着，在第三步传递中，Tm3+从3H4能几月前到1G4能级，并最终由此产生蓝色发射。 3、掺杂Er3+或Tm3+的材料 仅掺杂有一种离子的材料，是通过两步或者更多不的光子吸收实现上转换过程。单掺Er3+的材料，吸收800nm的辐射，跃迁至可产生绿色发射的4S3/2能级。单掺Tm3+的材料吸收650nm的辐射，被激发到可产生蓝色发射的1D2能级和1G4能级。 四、优点 上转换发光具有如下优点：①可以有效降低光致电离作用引起基质材料的衰退；②不需要严格的相位匹配，对激发波长的稳定性要求不高；③输出波长具有一定的可调谐性。 五、稀土上转换材料的应用 随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑
机制设计理论
里奥尼德·赫维茨 里奥尼德·赫维茨(Leonid Hurwicz,1917-):2007年诺贝尔经济学奖得主,机制设计理论最早提出者 赫尔维茨目前为美国明尼苏达大学经济学名誉教授。赫尔维茨在经济学理论方面进行了先锋性的探索，其主要研究领域包括机制和机构设计以及数理经济学。他曾于1990年由于“对现代分散分配机制的先锋性研究”获得美国国家科学奖。 里奥尼德·赫维茨简介 里奥尼德?赫维茨教授是犹太人,1917年出生于波兰, 他是明尼苏达大学经济学名誉教授。20多年以来，一直被提名为经济学诺贝尔奖候选人。一直没有获得。终于在2007年获得诺贝尔经济学奖,
第二次世界大战中来到美国,最高学位是在波兰时拿的相当于硕士学位的一个法学学位,来美国后,他没有去拿博士学位,就直接从助教授做到正教授。 赫维茨教授在学术上获得许多荣誉,比如他是美国科学院院士,美国经济学会院士(一年只有一个，比美国科学院院士更难拿),总统奖获得者，明尼苏达大学校董事会讲座教授，1990年获得美国国家科学奖等。 当然，他最重要的研究工作是开创了机制设计理论。激励或激励兼容现在已经成为现代经济学中一个核心的概念。 应用该激励机制理论的基本概念和原理，开创信息经济学领域的委托代理人理论的密勒斯(James Mirrlees) 和维克瑞( William Vickrey)已经获得了诺贝尔奖。 他对中国的经济改革非常有兴趣，到中国访问过多次。为了访问中国时方便，他还自学中文，认识好几百中国字。 赫维茨这个人特有意思，可能是犹太人的原因，虽然拿着高工资，却有时象我这个穷学生一样到处找免费停车的地方，而不去要交费的地方停车。赫维茨教授还有一大特色，他能够根据每个人的经济学知识的多少和训练的不同，用非常通俗或严谨的语言把高深问题讲得异常地透彻。他的课非常有趣、且通俗易懂，但他的考试却很难，他手下的学生一般要学6、7年才能拿到博士学位，很多人最后往往拿不到学位，所以他的博士生不多。但是，“严师出高徒”，他培养的学生一般都比较优秀，比如他的学生麦克法登 (Daniel L. McFadden) 在2000年获得诺贝尔经济学奖。 里奥尼德·赫维茨的学术研究与贡献 赫维茨做了许多其它开创性的工作：上世纪40年代中后期对动态计量模型的识别问题作出了奠基性的工作；早在1947年就首先提出并定义了宏观经济学中的理性预期概念, 理性预期学派已成为当今宏观经济学的主流，使得卢卡斯和普雷斯科特分别获得1995年和2004年度诺贝尔经济学奖，理性预期学派当中的其他几个大人物，象萨金特, 巴罗(R. Barro) 今后也很可能获奖； 赫维兹对如何从需求函数的存在来证明效用函数的存在这一可积性结果 也作出了重要工作，从政治经济学的角度看，这是一个相当重要的结果。效用是现代微观经济学消费理论中的一个基本概念，是整个现代经济学的基础。但传统的政治经济学认为效用是一个唯心的概念，它不存在，在以往的国内政治经济教科书中，效用一直受批判；他和阿罗（Kenneth J. Arrow）等人还对竞争市场一般均衡的稳定性研究作出了开创性的工作。 赫维茨与机制设计理论 利奥·赫维兹在上世纪70年代对经济机制理论做了开创性研究。其研究对象大到对整个经济制度的一般均衡设计，小到某个经济活动的部分均衡设计。在他那里，概括地说，经济机制理论所讨论的问题是：对于任意给定的一个目标，在自由选择、自愿交换的分散化决策条件下，能否并且怎样设计一个经济机制（即制定什么样的方式、法则、政策条令、资源配置等规则），使得
磁铁的原理知识
精心整理 磁铁原理知识等等 磁铁是指可以产生磁场的物体或材质，通常用金属合金制成，具有强磁性。传统上可分作“永久性磁铁”与“非永久性磁铁”。 永久性磁铁可以是天然产物，又称天然磁石，也可以由人工制造（最强的磁铁是钕磁铁）。 非永久性磁铁，有时会失去磁性。 古希腊人和中国人发现自然界中有种天然磁化的石头，称其为“吸铁石”。这种石头可以魔术般的吸起小块的铁片，而且在随意摆动后总是指向同一方向。早期的航海者把这种磁铁作为其最早的指南针在海上来辨别方向。 经过千百年的发展，今天磁铁已成为我们生活中的强力材料。通过合成不同材料的合金可以达和钐钴(SmCo)] 没有取 南极。 摄氏度 软磁包括硅钢片和软磁铁芯；硬磁包括铝镍钴、钐钴、铁氧体和钕铁硼，这其中，最贵的是钐钴磁钢，最便宜的是铁氧体磁钢，性能最高的是钕铁硼磁钢，但是性能最稳定，温度系数最好的是铝镍钴磁钢，用户可以根据不同的需求选择不同的硬磁产品。 怎样来定义磁铁的性能？ 主要有如下3个性能参数来确定磁铁的性能： 剩磁Br:永磁体经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后，所保留的Br 称为剩余磁感应强度。 矫顽力Hc:使磁化至技术饱和的永磁体的B 降低到零，所需要加的反向磁场强度称为磁感矫顽力，简 称为矫顽力 磁能积BH:代表了磁铁在气隙空间（磁铁两磁极空间）所建立的磁能量密度，即气隙单位体积
的静磁能量。由于这项能量等于磁铁的Bm和Hm的乘积，因此称为磁能积。 磁场:对磁极产生磁作用的空间为磁场 表面磁场:永磁体表面某一指定位置的磁感应强度 如何选择磁铁？ 在决定选择哪一种磁铁之前应明确需要磁铁发挥何种作用？ 主要的作用：移动物体，固定物体或抬升物体。 所需磁铁的形状：圆片形，圆环形，方块形，瓦片形或特殊形状。 所需磁铁的尺寸：长，宽，高，直径及公差等等。 所需磁铁的吸力，期望价格及数量等等。 指南针就是根据磁铁的性质发明的 1指南北 2 3 4. 5 （主 “山 。 在讲述磁性材料的磁性来源、电磁感应、磁性“器件”时，我们已经提到了有些磁性材料的实际应用。实际上，磁性材料已经在传统工业的各个方面得到了广泛应用。 例如，如果没有磁性材料，电气化就成为不可能，因为发电要用到发电机、输电要用到变压器、电力机械要用到电动机、电话机、收音机和电视机中要用到扬声器。众多仪器仪表都要用到磁钢线圈结构。这些都已经在讲述其它内容时说到了。 「生物界和医学界的磁应用」： 信鸽爱好者都知道，如果把鸽子放飞到数百公里以外，它们还会自动归巢。鸽子为什么有这么好的认家本领呢？原来，鸽子对地球的磁场很敏感，它们可以利用地球磁场的变化找到自己的家。如果在鸽子的头部绑上一块磁铁，鸽子就会迷航。如果鸽子飞过无线电发射塔，强大的电磁波干扰也会使它们迷失方向。 在医学上，利用核磁共振可以诊断人体异常组织，判断疾病，这就是我们比较熟悉的核磁共振
11种经典软件滤波的原理和实现58239
11种经典软件滤波的原理和实现 1、限幅滤波法（又称程序判断滤波法） A、方法： 根据经验判断，确定两次采样允许的最大偏差值（设为A） 每次检测到新值时判断： 如果本次值与上次值之差<=A,则本次值有效 如果本次值与上次值之差>A,则本次值无效,放弃本次值,用上次值代替本次值 B、优点： 能有效克服因偶然因素引起的脉冲干扰 C、缺点 无法抑制那种周期性的干扰 平滑度差 2、中位值滤波法 A、方法： 连续采样N次（N取奇数） 把N次采样值按大小排列 取中间值为本次有效值 B、优点： 能有效克服因偶然因素引起的波动干扰 对温度、液位的变化缓慢的被测参数有良好的滤波效果 C、缺点： 对流量、速度等快速变化的参数不宜 3、算术平均滤波法 A、方法： 连续取N个采样值进行算术平均运算 N值较大时：信号平滑度较高，但灵敏度较低 N值较小时：信号平滑度较低，但灵敏度较高 N值的选取：一般流量，N=12；压力：N=4 B、优点： 适用于对一般具有随机干扰的信号进行滤波 这样信号的特点是有一个平均值，信号在某一数值范围附近上下波动 C、缺点： 对于测量速度较慢或要求数据计算速度较快的实时控制不适用 比较浪费RAM 4、递推平均滤波法（又称滑动平均滤波法） A、方法： 把连续取N个采样值看成一个队列 队列的长度固定为N 每次采样到一个新数据放入队尾,并扔掉原来队首的一次数据.(先进先出原则) 把队列中的N个数据进行算术平均运算,就可获得新的滤波结果 N值的选取：流量，N=12；压力：N=4；液面，N=4~12；温度，N=1~4
B、优点： 对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高 适用于高频振荡的系统 C、缺点： 灵敏度低 对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用较差 不易消除因为脉冲干扰所引起的采样值偏差 不适用于脉冲干扰比较严重的场合 比较浪费RAM 5、中位值平均滤波法（又称防脉冲干扰平均滤波法） A、方法： 相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法” 连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值 然后计算N-2个数据的算术平均值 N值的选取：3~14 B、优点： 融合了两种滤波法的优点 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除因为脉冲干扰所引起的采样值偏差 C、缺点： 测量速度较慢，和算术平均滤波法一样 比较浪费RAM 6、限幅平均滤波法 A、方法： 相当于“限幅滤波法”+“递推平均滤波法” 每次采样到的新数据先进行限幅处理， 再送入队列进行递推平均滤波处理 B、优点： 融合了两种滤波法的优点 对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除因为脉冲干扰所引起的采样值偏差 C、缺点： 比较浪费RAM 7、一阶滞后滤波法 A、方法： 取a=0~1 本次滤波结果=（1-a）*本次采样值+a*上次滤波结果 B、优点： 对周期性干扰具有良好的抑制作用 适用于波动频率较高的场合 C、缺点： 相位滞后，灵敏度低
OLED-材料的发光原理
掌握未来显示技术：OLED材料的发光原理 2016-11-11OLED新技术 众所周知，OLED显示器不需要背光源，在通电的情况下OLED材料可以主动发出红绿蓝三色光。那OLED发光的原理是什么呢？ 首先上一张大家已经看腻的图：OLED器件结构。 OLED器件结构（来源：百度百科） 从图中可以看出，OLED器件自下而上分为： 玻璃基板（TFT）、阳极、空穴注入/传输层、有机发光层、电子注入/传输层和金属阴极（顺便吐槽一下百度百科里各层名字的叫法。。。）
发光的部位在器件中间的有机发光层（再具体点就是发光层中的掺杂材料），发光机理如下图所示： 有机发光层的发光机理（来源：网络） OLED器件是电流驱动型，在通电的情况下，空穴从阳极进入器件，穿过空穴注入/传输层，电子从阴极进入器件，穿过电子注入/传输层，两者最终到达有机发光层。
接下来要讲解的内容可能会比较生涩，为便于不同层次读者的理解，小编用不同的内容分成基础班和进修班，请各位读者对号入座。 基础班： 空穴和电子在发光层中相遇，然后复合，形象一点讲的话，就像久未相见的恋人，一见面便紧紧抱在一起；电子空穴复合时会产生能量，释放出光子，你可以将光子理解为下图中情侣头上的心形；我们能看见的光是由无数的光子组成，就像情侣头上不断冒出的小心心；光的颜色由光子的能量决定，如果能量的高低用情侣的亲密程度比喻的话：特别亲密的发出蓝色（能量高发出蓝光），比较亲密的发出绿色（能量适中的发出绿光），一般亲密的发出红色（能量低的发出红光）。
进修班： 在讲解OLED发光原理之前，我们先学习一个概念：能级； 能级：原子核外电子的状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的，这些能量值就是能级； 能级就像楼梯的台阶，只存在1阶、2阶这样的整数，不会出现诸如1.5阶、2.1阶这样的情况，能级的示意图如下； 能级（来源：百度百科） 在正常状态下，原子处于最低能级，即电子在离核最近的轨道上运动，这种状态称为基态；