- 刘袁涛;许高斌;杨宇诚;孙百川;季旭;
针对中频段（200 kHz～2 MHz）空气耦合电容式MEMS超声换能器带宽窄、灵敏度低的问题，文章采用微元结构设计和阵列布局优化的方法实现了具备高灵敏度和宽频带的电容式MEMS超声换能器微元及阵列。微元通过圆环形电极与镍凸环的复合结构调节振膜刚度，使振膜呈现活塞运动模式，从而提升灵敏度；阵列采用异构-同构协同的新型面阵布局，通过横向异构设计（不同微元频带交叠）拓宽带宽，并利用纵向同构设计（相同微元输出叠加）增强整体灵敏度，实现灵敏度和带宽的协同优化。基于COMSOL软件对几何结构进行参数优化和性能仿真，结果表明，设计的电容式MEMS超声换能器微元在1.00 MHz的中心频率下能达到21.00μV·Pa-1/mm2的接收灵敏度和1.05 kPa·V-~1/mm2的发射灵敏度。阵列设计在中频段内实现了111.75%的-6 dB分数带宽和230.15 nA的峰值输出电流。最后，基于MEMS加工工艺设计了电容式MEMS超声换能器的制备工艺，为实际制造提供了具体实验方案。
2025年11期 v.45 920-929页 [查看摘要][在线阅读][下载 1126K] [下载次数：111 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 官泳;张政权;
研究基于等离子体隐身技术背景，建立了感应耦合等离子体（ICP）的电磁模型，用于分析不同放电条件下等离子体的电磁传输特性，为等离子体隐身技术提供理论支持。等离子体参数基于流体动力学模拟结果设定，以提高模型精度。通过模拟研究了ICP的反射频谱和吸收频谱。结果表明，调节气体压力、工作气体比例及功率等条件可有效控制衰减频带和幅度，实现雷达反射信号的抑制。其中，O-ICP对6 GHz以下低频段吸收较强，而Ar-ICP在6-14 GHz范围内吸收效率更高。随着压力或功率增加，吸收峰值向高频移动，且吸收频段展宽。此外，对比不同相位两匝线圈激发的ICP特性，发现反相电流激发的等离子体具有更低截止频率和较弱吸收能力。
2025年11期 v.45 930-937页 [查看摘要][在线阅读][下载 1195K] [下载次数：133 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 魏先锐;孙岩洲;张昊;马国凯;
为了研究微米间距放电起始路径对传统巴申（Paschen）曲线的影响，在电极间距为10μm-100μm、气压为1 kPa-100 kPa的范围内，对两组不同电极进行气体放电实验，并利用COMSOL多物理场仿真软件模拟了板-板电极在微间距中的电场强度和电子密度，同时对近似放电路径进行数值计算。研究发现在电极边缘没有绝缘层时，平台期内电极间的电离系数会随着气压的降低而减小，使得间隙内的碰撞电离次数减少，从而导致电极间距内难以满足自持放电要求。此时，通过改变放电路径使得电极边缘的某个位置满足自持放电要求，从而击穿电压维持在最低值附近，并且在路径改变的过程中，电子密度分布也会伴随着路径的改变向电极边缘发展。同时，发现在电极间距固定时，通过延长路径达到放电要求的长度，会随着气压的降低，向电极边缘处延伸的更长。
2025年11期 v.45 938-946页 [查看摘要][在线阅读][下载 1023K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吕明宇;刘相梅;王博;林婧;王鑫;
文章采用一维流体模型，对大气压低频（100 kHz）Ar/O_2等离子体的放电特性进行深入剖析，着重探讨了气压、频率对等离子体密度、电离率、电子温度以及轰击到上极板处离子能量等参数的影响。结果显示，低频放电中γ模式占主导，DA(Drift-Ambipolar )模式相对较弱，但呈现出明显的漂移电场和双极扩散场，电子主要集中在上极板处，轰击到上极板处离子能量较高。随着放电频率的增加，放电模式先由γ模式主导γ/DA混合模式转变为DA模式主导α/DA混合模式，然后转变为α模式主导α/DA混合模式，模式转换对电子密度、电子温度和轰击到上极板处离子能量均有显著影响。当气压增加时，也会发生模式转换现象，但低频区和高频区等离子体密度随气压呈完全不同的变化趋势。更为重要的是随着气压的增加，高频区DA模式明显增强，低频区DA模式减弱。
2025年11期 v.45 947-956页 [查看摘要][在线阅读][下载 1029K] [下载次数：44 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴清浩;杨庆喜;史根木;
环向场（Toroidal Field, TF）和极向场（Poloidal Field, PF）磁体是国际热核聚变实验反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）的关键部件。在超导磁体低温测试平台（Magnet Cryogenic Test Bench,MCTB）中进行TF和PF磁体性能验证时，需要支撑腿为磁体提供结构支撑。为了避免支撑腿对磁体施加过大的热负荷，影响实验结果，支撑腿的绝热结构设计显得尤为重要。基于TF和PF磁体的结构特点，文章采用了两种不同形式的支撑腿结构，并使用独立冷却板并辅以G10绝缘板作为支撑腿的绝热结构。为验证支撑腿绝热结构的性能，利用Fluent软件对液氦出口温度进行了数值模拟，并将模拟获得的液氦平均温度施加于流道壁面，结合Workbench稳态热模型计算磁体所承受的热负荷。仿真结果表明，支撑腿绝热结构的设计满足其绝热性能要求，为大型低温装置支撑系统的绝热结构设计与性能验证提供了参考依据。
2025年11期 v.45 957-963页 [查看摘要][在线阅读][下载 1017K] [下载次数：92 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王涛;王宇钢;王林;池春光;陆宗浩;赵华通;
挡板阀的流导求解一般采用近似等效计算方法或稳态数值模拟方法，其求解结果准确性和适用性有待提升。文章基于RANS和NS方程，构建了包含真空室、规则管道和挡板阀的动态流导测定模型，采用Fluent瞬态求解器模拟了连续流气体的低真空抽气过程。通过监测挡板阀进出口的压力和流率，求解挡板阀在不同压力下的流导值，并采用最小二乘法拟合得到挡板阀的流导计算公式。模拟方法的验证实验表明，模拟所得流导值与理论值吻合良好，验证了该方法的准确性和适用性。将挡板阀流导计算公式应用于抽气预测曲线的计算中，对比抽气预测曲线与抽气实验曲线发现，抽气结束时间的预测值与实际值的相对误差为4.76%，表明得到的挡板阀流导计算公式具有实用性和可靠性。研究可为低真空抽气过程中的异型管路元件流导计算提供方法上的参考。
2025年11期 v.45 964-974页 [查看摘要][在线阅读][下载 1783K] [下载次数：81 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孔彦毅;王英如;肖剑荣;蒋爱华;
在不同气体流量比下，采用磁控溅射技术制备了氮化铜（Cu_3N）薄膜，研究探索了结构与电催化析氢性能的关联机制。结果表明，随着气体流量比（R）从0.05增至0.25，薄膜中氮含量从16.08%显著提升至30.15%，铜含量相应降低；当R为0.20时，Cu_3N薄膜的光学带隙最小（1.32 eV），且电催化析氢性能最优，其过电位和塔菲尔斜率分别317.76 mV和259.28 mV·dec~(-1)。结果表明，富铜改变了Cu_3N的电子结构和活性位点分布，提升了析氢反应活性。研究为气体流量比调控Cu_3N薄膜的制备及其在氢能领域的应用提供技术参考。
2025年11期 v.45 975-981页 [查看摘要][在线阅读][下载 902K] [下载次数：71 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨光;李金娜;庞云;马贤;王丁丁;马尚义;刘继文;
文章主要使用了低压真空表面渗碳技术、扫描电子显微术、X射线衍射、X射线光电子能谱技术、纳米压痕技术和高温轧制技术等手段研究了表面渗碳和高温轧制过程对HfNbTaTiZr难熔高熵合金的影响。通过固溶体形成能力参数Ω和价电子浓度VEC的计算分析得出该高熵合金为体心立方结构，符合铸态或1000℃高温轧制后合金试样的检测结果。在铸态试样中5种金属元素的结合能特征峰位均向低能方向偏移，说明这些金属原子周围的平均电子密度提高了。在温度1500℃、处理时间12 h、载渗比（载气氩气和渗气乙炔的比值）20、炉压50 Pa的条件下可以在高熵合金表面制备出渗碳层。渗层物相为HfC、HfTaC_2和TaC_2，渗层厚度分布范围为2.5-6μm。板条状析出相规律地排列在试样内部的基体中，在同一个晶粒中大致地呈现出平行、垂直或者约50°夹角。这意味着这些析出相与基体有特定的晶体学取向关系。析出相的主要成分为Hf和Zr元素，而Ta、Nb和Ti元素的含量很少。当处理时间延长至60 h，渗碳层表面物相为HfC，渗层厚度分布范围增长至4-9.5μm。XPS结果显示这些金属元素与碳元素均存在化学作用。此时析出相为板条状或斑块状，其排布的规律性降低。合金表面渗碳后其硬度值可以达到2054.94±60.01 HV5，约为铸态试样的6.7倍。这说明通过表面渗碳处理可以显著地提高HfNbTaTiZr难熔高熵合金的硬度和耐磨性能。合金的1000℃高温轧制变形量可以达到55.81%。
2025年11期 v.45 982-992页 [查看摘要][在线阅读][下载 2059K] [下载次数：132 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 蒋琬玉;林鑫;母德涛;贾永峰;符亚军;曹林洪;
氮化钛因其具有类金属特性且光学性质可调谐的特点，在纳米光子学领域具有极大的吸引力。表面形貌、形状与尺寸等参数可有效调控氮化钛的等离子体特性，然而其薄膜晶粒尺寸对局域表面等离子体共振特性的影响机制尚未得到系统研究。研究通过调控磁控溅射工艺中的氮气浓度与薄膜厚度，制备了一系列不同晶粒尺寸的氮化钛薄膜以探究其等离子体特性。随着溅射过程中氮气浓度的增加，氮化钛薄膜的化学组成趋近于化学计量比，同时晶粒尺寸由18.3 nm逐渐减小至13.2 nm。而当薄膜厚度减小至43 nm时，晶粒尺寸可进一步降低至7 nm。使用椭圆偏正光谱仪对介电函数进行研究，表明晶粒尺寸的减小在增强等离子体特性方面发挥了作用。
2025年11期 v.45 993-1000页 [查看摘要][在线阅读][下载 1085K] [下载次数：90 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 吴国强;王先强;牛小波;
文章针对同步感应线圈炮在连续脉冲工况下驱动绕组的瞬态热特性，建立了基于COMSOL Multiphysics的电磁-热耦合模型，并通过堵转工况样机试验验证了模型的有效性。研究重点剖析了绕组结构、脉冲间隔以及撬棒分支参数等关键因素对系统累积热效应的影响规律。结果表明，所建多物理场耦合模型能够准确表征绕组中瞬态热能的时空分布与耗散规律。增加匝数和线径宽度可显著降低驱动绕组的峰值温升，改善热积累问题。增大脉冲间隔能有效降低热累积导致的温升速度。适当增大撬棒电阻能有效促进热量耗散，但阻值过大则易引发电流振荡，反而不利于热管理。研究阐明了多参数对绕组温升的影响规律，为感应线圈炮的热安全设计、寿命评估与多目标优化提供了重要的理论依据和工程参考。
2025年11期 v.45 1001-1008页 [查看摘要][在线阅读][下载 1675K] [下载次数：67 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据