OLED发光材料的研究进展
OLED发光材料的研究进展
摘要：本文综述了OLED发光材料的研究进展，着重评述了各类有机光电材料所具有的特点，以及在OLED方面的应用。
关键词OLED 光电材料发光材料研究进展
1引言
芯片、显示和电池技术被称为信息产业的3大硬件技术，在全球信息化的潮流中，各国无不在争夺这3项技术的制高点，从而获得整个产业的主动权。这里仅就下一代显示技术的关键材料进行浅显的概述。OELD技术的发展时间并不很长，但发展速度较快。近几年，随着市场对高质量、高可靠性、大信息量显示器件的需求日益增加，OLED技术更是得到了长足的发展，目前已有多种OLED产品投入市场。
作为新一代平板显示器件，OLED具有如下优点：①设计方面。结构简单，成品率高，成本低；不需要背景光源和滤光片，因而可以制造出超薄、质量轻、易于携带的产品。②显示方面。主动发光、视角范围大；响应速度快，图像稳定；亮度高、色彩丰富、分辨率高。③工作条件。驱动电压低、能耗低，可与太阳能电池、集成电路等相匹配。④适应性广。采用玻璃衬底可实现大面积平板显示。如用柔性材料做衬底，能制成可折叠的显示器。⑤由于OEL D是全固态、非真空器件，具有抗震荡、耐低温(一40℃)等特性，在军事方面也有十分重要的应用，如用作坦克、飞机等现代化武器的显示终端。
图1 OLED发光原理示意图
2 OLED发光材料
OLED发光原理示意图如图1。有机电致发光材料是OLED显示技术赖以生存的基础。有机材料的地位如此重要,是由于其具有如下特性：(1)由于有机材料具有很好的具有良好的机械加工性能,可在任何基板上成膜；(2)很多有机发光体都具有较高的荧光量子效率,特别在蓝光区域,一些有机物的荧光效率几乎达100%；(3)有机物的化学结构可按照设计者的要求进行调整,具有多样性和可塑性。按照OLED发光材料的分子大小,主要分为有机小分子材料和高分子材料。
2.1有机小分子材料
在全彩OLED平板显示领域,高效率和高纯度的红!蓝!绿三原色发光材料扮演着极其重要的角色。与已经达到商业化要求的绿光材料相比,高效率和长寿命的蓝光材料与器件,特别是深蓝光材料与相应器件相对还比较缺乏,这是由于深蓝光材料的能隙较宽,妨碍了载流子注入发光层进而影响到了器件的整体性能。因此,新型深蓝光材料的开发,成了目前OLED行业普遍关注的焦点。
自从蒽作为有机电致发光器件的鼻祖级材料诞生以来,因其独特的载流子平衡特性,广受人们的关注。目前市面上大部分蓝光类主体发光材料均为蒽类衍生物。2002年,柯达公司公布了基于9,10-二-2-蔡基蒽(ADN)为蓝光主体发光材料的器件,他们将四叔丁基花(TBP)掺杂在ADN中,以ITO/Cupc(25nm)/NPB(50nm)/ADN:TBP(30nm)/Alq3(40nm)/Mg:Ag(200nm)的器件,获得了发光性能较好的蓝光,掺杂TBP后器件的色坐标为CIE x,y(0.15,0.23),起始亮度为636cd/m2下的器件寿命达到4000h[1]。
但以ADN作为蓝光主发光体材料热稳定性较差,其薄膜形态在长时间的电场作用下或热退火(95℃)程序中相当不稳定且易结晶。随后柯达公司又通过叔丁基修饰的2-叔丁基-9,10-二-2-萘基蒽(TBADN)来改善这一问题,同时提高了发光的色纯度。在同样的器件结构下,其CIE x,y坐标(0.13,0.19),但发光效率却有所下降[2]。
图2
台湾交大的陈金鑫等人将叔丁基改为甲基(图2),以2-甲基-9,10-二-2-萘基蒽(MADN)作为主体蓝光发光材料,构成的器件ITO/NPB(70nm)/MADN/Alq3(10nm)/LiF(1nm)/Al(200nm),在20mA/m2下最低驱动电压为6.2V,且其色度坐标为深蓝,CLE x,y,(0.15,0.10)。将其作为非掺杂蓝光主体发光材料在100cd/m2初始亮度下半衰期约为7000h,具有相当好的稳定性[3]。
图3
清华大学邱勇等发表了以ADN为构架的新型蓝光材料2,3,6,7-四甲基-9,10-二萘基蒽(TMADN)[4,5],图3给出TMADN的分子结构与器件能级图。由AFM 测量α-TMADN蒸镀薄膜的平均粗糙度(Ra)为 2.0nm,表明这个材料具有良好的成膜性质。他们采用1-萘取代(α-TMADN)和2-萘取代(β-TMADN)两种异构体相互混合作为发光材料以提升发光效率,混合式发光层的器件效率达5.2cd/A,CIEx,y坐标为(0.15,0.23)。器件效率的提升,归因为4个甲基的取代破坏
了ADN分子的高度对称性,降低分子堆垛的几率。
图4
对于蒽类结构的9,10侧位进行化学修饰的相关文献报道也不胜枚举。韩国的Kwon等以蒽为主体结构,以螺二芴接在其9,10位,合成了9,10-[2，7-二(叔丁基9,9-螺芴基)(TBSA),其两侧引入的螺旋结构芴单元能够很好的起到立体阻碍的效果,使得分子在固态下保持良好的非定型结构,其Tg达到207℃,具有相当高的热稳定性[6]。在如图4的器件结构下,其色坐标为CIE x,y(0.14,0.08),非常接近NTSC 标准值的饱和蓝光,表明其作为深蓝主体发光材料,具有很好的应用前景。但这一材料的发光功率效率较低,在7.7V驱动电压和300cd/m2的发光亮度下,仅达到1.2Im/W。
2.2高分子材料
1988年邓青云报道了层状结构有机电致发光二极管，开辟了新领域[7]，1990年Burroughes等报道了以聚苯乙烯（PPV）为发光材料的电致发光二极管[8]，这是继晶体管、非晶半导体之后一种全新的发光二极管，有机电致发光材料易成薄膜，发光驱动电压低，比无机材料更易实现彩色显示，其中蓝色发光材料对无极材料来说是难题，而有机蓝色发光材料已取得成功[9]。1995年Pei等[10]与其他几个小组先后独立发现具有电池原理和发光二极管结构的发光电化学池。1996年Tessler[11],Hide[12], Brouwer[13]等分别发现了光泵浦可产生激光的聚合物材料与器件，而电泵浦聚合物激光材料正在研究之中，后者更具挑战性，应用前景更大。1998年在聚合物激光领域又取得新进展[14]，已观察到BEH-PPV聚合物膜在室温下的受激发射可达104cm-1的光学增益，由fs泵浦-探针实验发现在振子态阶梯内的超快（短于100fs）的激子弛豫。他们还报道了在高精巧平面腔内聚合物BEH-PPV的近于衍射极限的激光发射，他们以ns或fs激光脉冲来泵浦BEH-PPV在微环腔内得到了回音廊模式（whispering gallery mode, WGM）的激光发射，其激光震荡的阈值分别为1mJ/cm2(0.1MW/cm2, ns)和30mJ/cm2(300MW/cm2, fs)。
性能优异的PPV及其衍生物制备方法大多步骤多、产量小，发光器件产品化则需要能量制备PPV的方法，最近Hsieh等在聚合物发光材料合成研究上取得了突破性进展。他们报道了一种PPV衍生物的信合成方法，该方法能以克量级制备，所得产物具有可溶性，其纯发光量子效率高达65%[15]，这一结果颇受重视，美国专栏评论家Dagani对此材料进行了评论[16]，称此结果“使此类潜在的重要材料在研究与开发中可以使用了“。
降低了开启电压、提高发光量子效率的研究对有机发光二极管应用有重要意
义，Huang MacDiamid等的研究表明：当在发光聚合物PPV衍生物（MEH-PPV）中微量掺杂碘后可使结构为Al/MEH-PPV/ITO的聚合物发光二极管的开启电压由10V降至5V,而且量子产率提高一个数量级。在发光器件结构引入参杂或未参杂的聚苯胺（PAN）可使器件的性能有大幅度的变化。认为在发光聚合物层或邻近于发光聚合物层中剂量的离子类杂质都将对器件发光性能产生甚大的影响[17]。
3结语
有机电致发光材料在短短几年内不断实现突破，取得了令人瞩目的进展，对传统的显示材料构成了强有力的挑战，目前世界上与之相关的科研力量都在不遗余力的开展这方面的工作。虽然有机电致发光材料研究已经取得巨大的成果，但是OLED在商业化的过程中还有一些亟待解决的问题，如发光机理的基础性研究，与全色显示器有关的材料、器件的研究，三线态发光材料的研究，效率、亮度、寿命等的提高，新型有机电致发光材料的探索等。
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纳米材料的研究进展及其应用全解
纳米材料的研究进展及其应用 姓名：李若木 学号：115104000462 学院：电光院
1、纳米材料 1.1纳米材料的概念 纳米材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型人介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著不同。 1.2纳米材料的发展 自20世纪70年代纳米颗粒材料问世以来，从研究内涵和特点大致可划分为三个阶段： 第一阶段（1990年以前）：主要是在实验室探索用各种方法制备各种材料的纳米颗粒粉体或合成块体，研究评估表征的方法，探索纳米材料不同于普通材料的特殊性能；研究对象一般局限在单一材料和单相材料，国际上通常把这种材料称为纳米晶或纳米相材料。 第二阶段（1990~1994年）：人们关注的热点是如何利用纳米材料已发掘的物理和化学特性，设计纳米复合材料，复合材料的合成和物性探索一度成为纳米材料研究的主导方向。 第三阶段（1994年至今）：纳米组装体系、人工组装合成的纳米结构材料体系正在成为纳米材料研究的新热点。国际上把这类材料称为纳米组装材料体系或者纳米尺度的图案材料。它的基本内涵是以纳米颗粒以及它们组成的纳米丝、管为基本单元在一维、二维和三维空间组装排列成具有纳米结构的体系。
2、纳米材料：石墨烯 2.1石墨烯的概念 石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。 另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。 石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体（monocrystalline silicon）高，而电阻率只约10-6 Ω·cm，比铜或银更低，为目前世上电阻率最小的材料。 作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
半导体纳米材料的光学性能及研究进展
?综合评述? 半导体纳米材料的光学性能及研究进展Ξ 关柏鸥 张桂兰 汤国庆 (南开大学现代光学研究所,天津300071) 韩关云 (天津大学电子工程系,300072) 摘要 本文综述了近年来半导体纳米材料光学性能方面的研究进展情况,着重介绍了半导体纳米材料的光吸收、光致发光和三阶非线性光学特性。 关键词 半导体纳米材料;光学性能 The Optica l Properties and Progress of Nanosize Sem iconductor M a ter i a ls Guan B ai ou Zhang Gu ilan T ang Guoqing H an Guanyun (Institute of M odern Op tics,N ankaiU niversity,T ianjin300071) Abstract T he study of nano size sem iconducto r particles has advanced a new step in the understanding of m atter.T h is paper summ arizes the p rogress of recent study on op tical p roperties of nano size sem icon2 ducto r m aterials,especially emphasizes on the op tical2abso rp ti on,pho to lum inescence,nonlinear op tical p roperties of nano size sem iconducto r m aterials. Key words nano size sem iconducto r m aterials;op tical p roperties 1 引言 随着大规模集成的微电子和光电子技术的发展,功能元器件越来越微细,人们有必要考察物质的维度下降会带来什么新的现象,这些新的现象能提供哪些新的应用。八十年代起,低维材料已成为倍受人们重视的研究领域。 低维材料一般分为以下三种:(1)二维材料,包括薄膜、量子阱和超晶格等,在某一维度上的尺寸为纳米量级;(2)一维材料,或称量子线,线的粗细为纳米量级;(3)零维材料,或称量子点,是尺寸为纳米量级的超细微粒,又称纳米微粒。随着维数的减小,半导体材料的电子能态发生变化,其光、电、声、磁等方面性能与常规体材料相比有着显著不同。低维材料开辟了材料科学研究的新领域。本文仅就半导体纳米微粒和由纳米微粒构成的纳米固体的光学性能及其研究进展情况做概括介绍。2 半导体纳米微粒中电子的能量状态 当半导体材料从体块减小到一定临界尺寸以后,其载流子(电子、空穴)的运动将受限,导致动能的增加,原来连续的能带结构变成准分立的类分子能级,并且由于动能的增加使得能隙增大,光吸收带边向短波方向移动(即吸收蓝移),尺寸越小,移动越大。 关于半导体纳米微粒中电子能态的理论工作最早是由AL.L.Efro s和A.L.Efro s开展的[1]。他们采用有效质量近似方法(E M A),根据微粒尺寸R与体材料激子玻尔半径a B之比分为弱受限(Rμa B,a B=a e+ a h,a e,a h分别为电子和空穴的玻尔半径)、中等受限(a h 湍流的研究进展 XXX （XXX大学化工学院，青岛 266042） 摘要：本文对一百多年来湍流研究的进展作了简要回顾,并概述了湍流产生的原因及湍流对流体造成的影响，从不同的方向阐述了当今流体湍流的研究成果，展现了湍流研究的深入对于科学技术与社会发展产生的重要作用，展望了对于湍流研究的前景,并对湍流研究的发展提出了一些建议和设想。 关键词：湍流;湍流模式;流体湍流；湍流强度； The Turbulence of Research Progress XXXXX (Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042) Abstract: Stupid hundred years Turbulence Research progress made brief review and an overview of the the turbulence causes and turbulent fluid caused today's fluid turbulence research, elaborated from a different direction, to show the turbulentdepth study of the important role of science and technology and social development, the future prospects for turbulence research, development and turbulence research has made some suggestions and ideas. Keywords: Turbulence; Turbulence models; Fluid turbulence; Turbulence intensity; 一、湍流研究的历史进程 人类很久前就已经观察到湍流运动了，但对它系统地进行研究则仅仅有一百多年的历史。经过一百多年的研究工作，人们的认识日益深化, 预测方法不断改进。回顾一下湍流研究取得进展的历程对于进一步揭示这一十分复杂流动现象是有益的。 涡团粘度概念首先是由波希尼斯克（Boussinesq）于1877年提出的，他的观点是湍流是一团杂乱无章的涡团。而现代湍流理论的创始人O.Reynolds则认为，湍流是由层流不稳定性发展起来的。这两位湍流研究的先驱者对湍流的认识有所不同。 本世纪二十年代湍流研究取得了巨大进展，有电子管补偿线路的热线风速计为湍流实验研究提供了有效的手段。 从四十年代到六十年代末湍流研究在理论和实验两方面都没有很大的突破。但是应用热线风速计测量各种湍流特性的资料大大充实了湍流的数据库。 六十年代末以后, 湍流研究又出现了一个新高潮，切变湍流中拟序结构的发现,复杂的湍流模式的建立和发展。湍流的直接数值模拟的尝试以及在方程中发现奇异吸引子或其它混沌现象的探索是近二十多年来湍流研究中的重大突破。 稀土发光材料的研究现状与应用 材化092 班…指导老师：…. (陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021） 摘要稀土元素包括元素周期表中的镧系元素(Ln)和钪(Sc)、钇(Y)，共17个元素。由于稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁产生的丰富的吸收和发射光谱，使其在发光材料中具有广泛的应用。稀土元素的特殊原子结构导致它们具有优异的发光特性，用于制造发光材料、电光源材料和激光材料，其合成的发光材料充分应用在照明、显示、医学、军事、安全保卫等领域中。稀土元素在我国的储量丰富，约占全世界的40%。本文综述了稀土发光材料的发光机理、发光特性、化学合成方法、主要应用领域以及稀土矿藏的开采方面存在的问题，并预测了今后深入研究的方向。 关键词稀土，发光材料, 应用 Current Research and Applications of rare earth luminescent materials Abstract Rare earth elements, including the lanthanides (Ln) and scandium (Sc) , yttrium (Y)of the periodic table, a total of 17 elements. a plenty of absorption and emission spectra in the light-emitting materials produced by the 4f electrons of rare earth ions transiting between different energy levels lead to a wide range of applications of rare earth luminescent materials. Special atomic structure of rare earth elements lead to their excellent luminescence properties, which is used in the manufacture of luminescent materials, the electric light materials and laser materials, 1 / 8 中国湍流研究的发展史 I 中国科学家早期湍流研究的回顾 黄永念 北京大学力学与工程科学系，湍流与复杂系统国家重点实验室，北京，100871 摘要总结了二十世纪三十年代到六十年代中国老一辈科学家（包括物理学家，力学家）周培源、王竹溪、张国藩、林家翘、谢毓章、张守廉、黄授书、胡宁、柏实义、陈善模、庄逢甘、陆祖荫、李政道、蔡树棠、是勋刚、李松年、谈镐生、包亦和等诸位先生的湍流研究工作。介绍他们对流体力学中最为困难的湍流问题所作出的努力和贡献。 关键词湍流统计理论，能量衰变规律，均匀各向同性湍流，剪切湍流。 引言 湍流一直被认为是物理学中最难而又久未解决的基础理论研究的一个课题。从1883年Reynolds圆管湍流实验研究算起已经跨越了两个世纪，湍流问题仍未得到解决。在跨入二十一世纪时，很多从事湍流研究工作的科学家都在思考这样的问题：二十世纪的湍流研究留给我们哪些宝贵财富？二十一世纪又应该如何面对这个老大难问题？Yaglom在2000年法国举行的一次湍流讲习班上回顾了二十世纪的湍流理论发展过程[1]，指出了其中两个最重要的成就：一个是Kolmogorov的局部均匀各向同性湍流理论，另一个是von Karman的湍流平均速度的对数分布律。同时又一次向世人介绍著名科学家Lamb在临终前对解决湍流问题的悲观看法。由于中国与世界各国在文字和语言上的差异和长期缺乏国际间的交流，历次湍流研究工作的总结和回顾中，人们往往忽略了中国科学家的作用。只有周培源教授在1995年流体力学年鉴上发表了“中国湍流研究50年”才打破了这种隔阂[2]。但是这篇文章也只局限于周培源教授率领的北京大学研究组所做的系列研究工作。实际上有很多中国科学家在上一世纪中做了非常出色的工作。本文仅就半个世纪前的三十年代到六十年代他们的湍流研究工作做一个简单的介绍，目的是要引起大家关注中国科学家的湍流研究和对湍流研究所做的贡献。 中国科学家的湍流研究工作可以分成两个方面，一是在国内极其困难的条件下坚持开展的研究工作，这方面的工作国际上鲜为人知。另一方面是在国外开展的研究工作，这部分工作国内也不很熟悉。因此，本文将把他们的不懈努力介绍给大家。 胡非在1995年发表的专著《湍流，间隙性与大气边界层》中曾专门介绍了中国学者的湍流研究工作[3]，但他的介绍还不够全面，特别是缺少对早期工作的报道。本文可以弥补其中的不足。 1 三十年代的研究工作 在我国最早发表湍流论文的是当时在清华大学的王竹溪先生。他在周培源先生的指导下 前言 当稀土元素被用作发光材料的基质成分，或是被用作激活剂、共激活剂、敏化剂或掺杂剂时，这类材料一般统称为稀土发光材料或稀土荧光材料。我国丰富的稀土资源，约占世界已探明储量的80%以上。稀土元素具有许多独特的物理化学性质,被广泛地用于各个领域,成为发展尖端技术不可缺少的特殊材料。稀土离子由于独特的电子层结构使得稀土离子掺杂的发光材料具有其它发光材料所不具有的许多优异性能,可以说稀土发光材料的研究开发相对于传统发光材料来说犹如一场革命。稀土无机发光材料方面,稀土发光材料与传统的发光材料相比具有明显的优势。就长余辉发光材料来说,稀土长余辉发光材料的发光亮度是传统发光材料的几十倍,余辉时间高达几千分钟。由于稀土发光材料所具有如此优异的性能使得发光材料的研究主要是围绕稀土发光材料而进行的。 由于稀土元素具有外层电子结构相同、内层4f 电子能级相近的电子层构型，含稀土的化合物表现出许多独特的理化性质，因而在光、电、磁领域得到广泛的应用，被誉为新材料的宝库。在稀土功能材料的发展中，尤其以稀土发光材料格外引人注目。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f5d 电子组态，因此有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20 余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射，构成广泛的发光和激光材料。随着稀土分离、提纯技术的进步，以及相关技术的促进，稀土发光材料的研究和应用将得到显著的发展。进入二十一世纪后,随着一些高新技术的发展和兴起,稀土发光材料科学和技术又步入一个新的活跃期，它为今后占主导地位的平板显示、第四代新照明光源、现代医疗电子设备、更先进的光纤通信等高新技术的可持续发展和源头创新提供可靠的依据和保证。所以,充分综合利用我国稀土资源库,发展稀土发光材料是将我国稀土资源优势转化为经济和技术优势的具体的重要途径。 纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1～100 纳米的发光材料。纳米粒子本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等。受这些结构特性的影响，纳米稀土发光材料表现出许多奇特的物理和化学和和特性，从 第15卷第4期水利水电科技进展1995年8月 湍流理论若干问题研究进展 刘兆存 金忠青 (河海大学 南京 210098) 摘要 本文对近年来湍流理论在某些方面的研究进展作了概要介绍,对拟序结构发现后人们对湍流内部结构的新认识和近年来发展很快的从微分方程分析角度出发对湍流机理新的探索进行了评价,说明引入混沌后在时、空演化方面对湍流机理的模拟,最后阐述了流动稳定性和层流向湍流的转捩。 关键词 湍流 N-S方程 流动结构 流动机理 封闭性 近年来,在围绕湍流结构和统计两条主线的研究工作中出现了新观点和新趋势,虽然从历史的观点来看有些可能是错的——在科学容忍的范围内,但在现阶段却是研究的主流。 1 简要回顾及发展 1.1 半经验理论和模式理论 湍流的控制方程是N-S方程,但和层流相比,方程不封闭。为满足工程需要,发展了一系列的以普朗特混合长理论为代表的湍流半经验理论或早期模式理论。这种理论虽然对于增进对湍流机理的了解没有提供更多的贡献,但对解决工程实际问题却起了重大的作用[1]。半经验理论是一种唯像理论,并不涉及湍流内部机理。以速度分布公式为例,半经验理论的速度分布公式大致有对数型和指数型。对数型速度分布得到的假定是充分发展的剪切湍流中主流区(不含边界层的)的流速梯度和分子粘性无关,指数型(或渐近指数型)则假定分子粘性不能忽略[2],两种类型的流速分布公式在工程实践中都获得了非常广泛的应用。半经验理论的一个发展方向是吸收统计理论的成果,用统计理论的精细成果丰富半经验理论不足并保留便于应用的优点,如文[3]所作的工作。 近代的模式理论在封闭湍流基本方程组时特别吸收了统计理论的成果,如二方程模型、应力通量代数模型、应力通量方程模型等。关于这方面的详细论述,将另文给出。 1.2 统计理论 湍流的统计理论的目标则是从最基本的物理守恒定律——N-S方程和连续性方程出发,探讨湍流的机理。理查逊-柯尔莫哥洛夫湍流图像部分被实验所证实。统计理论中湍流的能量传递关系被更符合实际的U. Fr isch等所提出的B-模型所代替。湍流统计理论历时半个多世纪的发展,经泰勒、陶森德等人的努力,取得丰硕的成果,但仍不能绕过封闭性的困难,所得成果都还是很不完善的。湍流统计理论的重要性目前已有所下降[1]。我国周培源等提出了均匀各向同性湍流的准相似性条件以及相应均匀各向同性湍流的涡旋结构统计理论并得到实验的验证[4],进一步将在均匀各向同性湍流中得到的准相似性条件推广到一般的剪切湍流中,然后对关联方程的耗散项作出假定,利用逐级近似方法发展了湍流的统计理论[5],所得结果部分经实验证实。文[6]采用逐级迭代法对湍流平均运动方程和脉动速度关联方程 · 12· 湍流的研究进展 丁立新 （青岛科技大学） 摘要本文重点就湍流的理论研究进展作一阐述，从湍流的相干结构、表征及发展由来，到上世纪末湍流研究进展的雷诺方程，本世纪湍流的统计理论和半经验理论发展，湍流的模式理论，湍流的高级数值模拟分别论述，并为主要的工程应用做简要的介绍。 关键词湍流理论研究工程应用 Research process of turbulence Dinglixin Qingdao University of Science & technology Abstract This article focuses on the turbulence of research process as elaborated. From coherent structure of turbulence, characterization and development of turbulence to Reynolds equation about research process of turbulence on the end of the century, the development of semi-empirical theory and statistical theory of turbulence of this century, mode theory of turbulence, advanced numerical simulation of turbulence. Finally, brief description of turbulence industrial applications is suggested. Keywords Turbulence, Theoretical research of turbulence, Engineering applications 湍流是自然界和工程中最常出现的流动形态，湍流的出现将使动量、质量、能量的输送速率极大地加快，一方面造成能量消耗加快，污染物加快扩散等严重消极 浅谈湍流的认识与发展 摘要：本文结合流体力学课程的学习以及对湍流相关书籍的阅读，阐述个人对湍流运动的发展、特点、性质的理解。湍流作为“经典物理学最后的疑团”，人们不断地进行探索，建立湍流模型对其进行研究理论分析。近年来，对于湍流这一不规则运动，人们提出了并且倾向于应用混沌理论进行分析，并取得了一些成果。对湍流的认识在不断深入。 关键字：湍流概念湍流性质湍流强度模型建立混沌理论 在流体力学的学习过程中, 湍流一度被称为“经典物理学最后的疑团”，我对湍流这一流体的状态极其相关的力学性质进行了更深入的了解与学习，结合课堂上老师的讲解以及课后对相关参考文献的阅读理解，在此我想浅谈一下这一阶段我对湍流的学习与认识。 从湍流的定义出发，初识湍流，湍流是流体的一种流动状态。对于流体，大家都知道，当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，也称为稳流或片流；逐渐增加流速，流体的流线开始出现波浪状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加，此种流况称为过渡流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，层流被破坏。这时的流体作不规则运动，有垂直于流管轴线方向的分速度产生，这种运动称为湍流。流体作湍流时，阻力大流量小，能量耗损增加。能量耗损E与速度的关系为△ E= kv2（k是比例系数，它与管道的形状、大小以及管道的材料有关。v是平均流速）。所有流体都存在湍流现象。 我们可以用雷诺数的范围量化湍流。在直径为d的直管中，若流体的平均流速为v，由流体运动粘度v组成的雷诺数有一个临界值（大约为2300～2800），若Re小于该范围则流动是层流，在这种情况下，一旦发生小的随机扰动，随着时间的增长这扰动会逐渐衰减下去；若Re大于该范围，层流就不可能存在了，一旦有小扰动，扰动会增长而转变成湍流。雷诺在1883年用玻璃管做试验，区别出发生层流或湍流的条件。把试验的流体染色，可以看到染上颜色的质点在层流时都走直线。当雷诺数超过临界值时，可以看到质点有随机性的混合，在对时间和空间来说都有脉动时，这便是湍流。不用统计、概率论的方法引进某种量的平均值就难于描述这一流动。除直管中湍流外还有多种多样各具特点的湍流，虽经大量实验和理论研究，但至今对湍流尚未建立起一套统一而完整的理论。在流 发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展 罗志勇20042401143 摘要：发光材料种类繁多，自然界中很多物质都具有不同程度的发光现象。本文通过按照不同的发光机理，将现在常见的发光物质进行分类，并介绍他们的发展与研究进展。 关键词：发光材料发光机理进展 1.前言 物质的发光可由多种外界作用引起，如电磁辐射作用、电场或电流的作用、化学反应、生物过程等等。根据不同的发光原因，可以将发光材料分为光致发光材料、电致发光材料、化学发光材料等等。发光材料涉及了无机和有机功能材料和固、液、气三种聚集状态，所以又可以将发光材料分为无机固体发光材料和有机发光材料等等。现在人们研究得比较深入的有有机电致发光材料、有机光致发光材料、有机偏振发光材料、稀土高分子发光材料、无机电致发光材料、纳米稀土发光材料等等。不同的发光材料可以应用于各种光源、显示器等现代显示技术之中。 2.发光材料的发光机理 2.1光致发光材料发光机理 光致发光材料是指在一定波长的光照射，材料分子中基态电子(主要是π电子和f、d电子)被激发到高能态，电子从高能态回到激发态时，多余的能量以光的形式散发出来，达到发光的目的。这种发光材料称为荧光材料，大部分的稀土发光材料均以这种方式发光，原因是稀土元素基本都具有f电子，并且f电子的跃迁方式多样，因此稀土元素是一个丰富的发光材料宝库。 2.2电致发光材料发光机理 电致发光是在直流或交流电场的作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，也称场致发光。电致发光的机理有本征式和注入式两种。本征式场致发光是用交变电场激励物质，使产生正空穴和电子。当电场反向时，那些因碰撞离化而被激发的电子，又与空穴复合而发光。注入式场致发光是指n-型半导体和p-型半导体接触时，在界面上形成p-n结。由于电子和空穴的扩散作用，在p-n结接触面的两侧形成空间电荷区，形成一个势垒，阻碍电子和空穴的扩散。n区电子要到达p区，必须越过势垒；反之亦然。当对p-n结施加电压时会使势垒降低。这样能量较大的电子和空穴分别进入p区和n区，分别同p区的空穴和n区的电子复合。同时以光的形式辐射出多余的能量。 2.3化学发光材料发光机理 稀土掺杂纳米发光材料的研究进展 姓名：雷强强学号：5901210080 班级：机电学院材成102班 中文摘要：稀土发光材料,具有荧光寿命较长,谱线强度较低、呈线状等特点,因而在照和明显示方面获得广泛的应用。同时,由于它们在近红外区的激光有许多可透过大气和光纤,从而在激光防伪,太阳能电池,测距和光通讯等方面获得应用。论文主要围绕“稀土掺杂发光纳米材料纳米发展”开展研究工作。概述了纳米稀土发光材料的研究进展,着重研究了纳米稀土发光材料的结构与性能之间的关系。光谱学的研究主要集中在发射光谱、发光强度、荧光寿命和浓度猝灭等方面。并对该类材料的应用及发展前景进行了探讨及展望。 关键词: 纳米;稀土;发光材料 1.引言 纳米材料[1] 稀土发光纳米材料[2] 应用前景及展望[3] 1.1纳米发展小史 1959年，著名物理学家、诺贝尔奖获得者理查德。费曼预言，人类可以用小的机器制作更小的机器，最后实现根据人类意愿逐个排列原子、制造产品，这是关于纳米科技最早的梦想。 1991年，美国科学家成功地合成了碳纳米管，并发现其质量仅为同体积钢的1/ 6，强度却是钢的10倍，因此称之为超级纤维.这一纳米材料的发现标志人类对材料性能的发掘达到了新的高度。1999年，纳米产品的年营业额达到500亿美元。 1.1.1什么是纳米材料 纳米材料通常被定义为组成相或晶粒结构控制在小于100nm的长度尺寸的材料,也可以说纳米材料的平均粒径或结构畴尺寸在100nm以下。纳米（nm）是长度单位，1纳米是10-9米（十亿分之一米），对宏观物质来说，纳米是一个很小的单位，不如，人的头发丝的直径一般为7000-8000nm，人体红细胞的直径一般为3000-5000nm，一般病毒的直径也在几十至几百纳米大小，金属的晶粒尺寸一般在微米量级；对于微观物质如原子、分子等以前用埃来表示，1埃相当于1个氢原子的直径，1纳米是10埃。 2.稀土发光纳米材料简介 稀土元素具有一般元素所无法比拟的光谱学性质，使稀土发光材料被广泛应用于发光、显示、光信息传递、太阳能光电转换、X射线影像、激光、闪烁体及飞点扫描等领域。据统计，稀土发光新材料中稀土的总用量不及稀土消耗量的4％，但其产值却占稀土市场总销售额的41％，是稀土行业最热门的行业[1]。纳米稀土发光材料是指基质粒子尺寸在1～lOOnm的发光材料，对其研究始于最近几年由于纳米粒子本身具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子 关于湍流理论研究进展 摘要本文对近年来湍流理论在某些方面的研究进展作了概要介绍，对具有代表性的理论假设的思想方法，进行了扼要阐述，指出了相应的实用价值和局限性。 关键词湍流湍流统计理论混沌理论湍流拟序结构湍流剪切流动 1 无处不在的湍流现象 湍流是自然界中流体的一种最普遍的运动现象，它广泛的存在于我们生活周围。在大风吹过地面障碍物的旁边，在湍急的河水流过桥墩的后面，在烟囱中冒出的浓烟随风渐渐扩散等地方，都能观察到湍流运动现象。简单地说，湍流运动就是流体的一种看起来很不规则的运动。由于湍流现象广泛存在于自然界和工程技术的各个领域，因此湍流基础理论研究取得的进展就可能为经济建设和国防建设的广泛领域带来巨大的效益。例如，提高各种运输工具的速度以大量节约能源，提高各种流体机械的效益；改善大气和水体的环境质量，降低流体动力噪声，防止流体相互作用引发的结构振动乃至破坏；加强反应器内部物质的热交换与化学反应的速度等等。 然而像湍流这样，虽经包括许多著名科学家在内长达一个世纪多的顽强努力，正确反映客观规律的系统的湍流理论至今还没有建立，在整个科学研究史上也是不多见的。因此，可以说湍流是力学中没有解决的最困难的难题之一。因此，世界上许多国家一直坚持把湍流研究列为需要最优先发展的若干重大基础研究课题之一。 2 湍流理论的发展历史 湍流理论从它的思路来说大体可分为两类[1]。一类是先把流体动力学方程组平均以后，然后再设法使方程组封闭，求解后再和实验结果比较，看封闭办法是否正确。湍流中绝大部分理论是属于这一类型。另一类是先求解，取特殊模型，再引进平均，得到要求的物理量，和相应的实验结果进行比较。 2.1 Reynolds方程和混合长度理论 十九世纪70年代是Maxwell-Boltzmann分子运动理论取得辉煌成果的时代。它成功地解释了气体状态方程、气体粘性、气体热传导和气体扩散等一系列现象。湍流理论开始发展的时候，就受着这种思想支配。1877年T.V.Bonssinesq[2]又开始 智能材料研究进展 摘要 智能材料是一门多门类、多学科交叉的科学，与物理学、材料力学、电子学、化学、仿生学、生命科学、控制理论、人工智能、信息技术、生物技术、计算机技术、材料合成与加工等诸多的前沿科学及高新技术戚戚相关、紧紧相连。因此，它一旦有所突破，便会导致众多学科的理论创新和许多领域的技术变革，大大地推动国家科学技术的进步和综合实力的提高。智能材料具有十分重要的现实用途和极为广阔的应用前景。从高精尖的宇宙探索，到普通人的日常生活，智能材料都起着重要的作用。 未来社会发展的趋势是智能化。智能化的首要问题是大力发展智能材料，智能材料的研究是材料科学研究的重要方向。智能材料的本质特征是材料具有仿生功能，即材料能根据感受到的信息而自动判断、控制和调整以适应外界条件变化。 本文介绍了智能材料的概念、定义及智能材料的特征,阐述和评价了智能材料——形状记忆合金、电流变体材料、光致变色材料、电致变色材料、形状记忆复合材料和智能型药物释放体系等的种类、组成、特点、用途、研究现状与市场前景。重点论述了压电陶瓷材料的制造工艺、特点、性质、研究现状及市场前景等。论述了发展智能材料的战略意义，展望了它的发展前景。 关键词：智能材料，研究，应用，发展 DEVELOPMENT PROGRESS OF SMART MATERIALS ABSTRACT Smart materials is more than one categories, interdisciplinary science, and physics, mechanics, electronics, chemistry, bionics, life sciences, control theory, artificial intelligence, information technology, biotechnology, computer technology, materials synthesis and processing and many other leading edge science and very much related to high-tech, tightly linked. Therefore, once it has been a breakthrough, it will lead to many disciplines in many areas of theoretical innovation and technological change; greatly promote national scientific and technological progress and the improvement of overall strength. Smart materials is of great practical use and very broad application prospects. Explore the universe from the sophisticated to the daily lives of ordinary people, smart materials play an important role. The trends of coming society are intellectualization. The essential issue of intellectualization is to develop intelligent materials vigorously. The study of intelligent materials is a crucial direction of material science.The main characteristic of intelligent materials is bionics functions. That is, it can judge, control and adjust it automatically to adapt the change of the external environment according to accepting information. In this paper, the concept of smart materials, definitions, describes the characteristics of smart materials, intelligent materials described and evaluated - shape memory alloys, electrorheological materials, photochromic materials, electrochromic materials, shape memory composites and smart based drug delivery system, and the type, composition, characteristics, uses, current situation and market prospects. Focuses on the manufacturing process of piezoelectric ceramic materials, characteristics, nature, current situation and 无机纳米发光材料的研究进展 摘要：本文综述了无机纳米发光材料的研究进展，重点从材料的制备、性质进行论述，同时对材料应用进行举例，并对其发展趋势进行了展望。 关键词：纳米；发光材料；无机 纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级的超细材料。其尺寸一般为1~100nm。是类介于原子簇和宏观物体之间的介观物质，其表面原子数与体系总原子数之比随粒径尺寸的减小而急剧增大。显示出明显的体积效应，表面效应和量子尺寸效应，因而具有独特的物理化学性质。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面具有广阔的应用前景。 纳米发光材料是在纳米级范围内的发光材料，无机纳米发光材料主要包括纳米半导体发光材料以及稀土离子和过渡金属离子掺杂的纳米氧化物、硫化物、复合氧化物和各种无机盐发光材料。近年来有关掺杂离子纳米发光材料的研究逐渐深入，为纳米科学的研究开辟的新的领域，引起了广泛的重视。 1 无机纳米发光材料的制备 1.1 气相法 气相法制备无机纳米发光材料，是直接利用气体或其他手段将物质变为气体，使之在气体状态下发生反应，最后经过冷却凝聚长大形成纳米微粒。一般来说，用气相法反应制备的颗粒具有可控的尺寸和球形状态。气相法中又分有化学气相反应法、化学气相凝聚法、化学气相沉淀法等。Siever等人利用CO 辅助气溶液制备了YO∶Eu磷光体。Konrad等人用改进的化学气相沉淀法，首次报导了纳米晶YO∶Eu弱聚体的制备，其平均尺寸为10nm。 1.2 液相法 1.2.1 溶胶-凝胶法（sol-gel） 溶胶-凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，在经过热处理而形成氧化物或其他化合物固体的方法。改方法在制备材料初期就进行有效地控制，是颗粒均匀性可达到亚微米级、纳米级甚至是超分子级水平。以醇盐溶胶-凝胶法为例，包含2个过程：醇盐的水解和聚合。目前采用溶胶-凝胶法制备材料的具体技术或工艺过程很多，但按照机制划分可分为传统胶体型、无机聚合物型和络合物型。 此外，目前溶胶-凝胶法德起始原料也是十分灵活多变，许多无机盐也可以用作先驱物。故溶胶-凝胶法师比较常用的用来合成纳米材料的方法。例如采用溶胶-凝胶法制备ZnO：LiSiO 荧光体；纳米晶发光粉YSiO∶Eu可以用Y(NO)、Eu(NO) 和Si(OCH) 作起始物，通过溶胶-凝胶方法制备。 1.2.2 沉淀法 沉淀法即是在包含一种或者多种离子的可溶性盐溶液中，加入沉淀剂后，于一定温度下使溶液发生水解，形成不溶性的氢氧化物，水合氧化物或盐类从溶液中析出，将溶剂和溶液中原有的阴离子洗去，经热解或脱水即可获得所需的氧化物。制备发光材料的沉淀法包括直接沉淀法，共沉淀法和均匀沉淀法。直接沉淀 毕业设计（论文） 题 目 上转换发光材料研究进展 系 （院） 化学与化工系 专 业 应用化工技术 班 级 2010级4班 学生姓名 李超锋 学 号 1023100826 指导教师 刘志亮 职 称 助教 二〇一三年五月二十日 上转换发光材料研究进展 摘要 本文概述了纳米上转换发光材料的研究价值和应用前景。上转换由斯托克斯定律而来，斯托克斯定律认为材料只能受到高能量的光激发，发出低能量的光，换句话说，就是波长短的频率高的激发出波长长的频率低的光。比如紫外线激发发出可见光，或者蓝光激发出黄色光，或者可见光激发出红外线。但是后来人们发现，其实有些材料可以实现与上述定律正好相反的发光效果，于是我们称其为反斯托克斯发光，又称上转换发光。迄今为止，上转换发光都发生在掺杂稀土离子的化合物中，主要有氟化物、氧化物、含硫化合物、氟氧化物、卤化物等NaYF4是目前上转换发光效率最高的基质材料，比如NaYF4，Er，Yb，即镱铒双掺时，Er做激活剂，Yb作为敏化剂。 关键词：上转换发光；稀土离子；激活剂；敏化剂 Review of Research on Up-conversion Luminescence Materials Abstract Outlines the value of up-conversion luminescence nano-materials research and application prospects.Up-conversion by Stokes ' law, Stokes ' law of that material can only be affected by high energy light fires, a low-energy light, in other words, short wavelength high frequency excitation wavelength long low frequency light. Such as ultraviolet excitation emits visible light, or Blue-ray-induced yellow light, or visible light brings out the infrared. But as it turns out, in fact, some of the materials can be achieved with this law is the opposite of a glow effect, so we called anti-Stokes ' luminescence, also known as up-conversion. So far, the up-conversion occurs in compounds doped with rare earth ions in the main fluoride, oxide, oxides, halides, sulfur-containing compounds, fluorine NaYF4 is the current best of up-conversion luminescence efficiency matrix material, such as NaYF4,Er,Yb, that is, when erbium-ytterbium-doped, Er do activator, Yb as a sensitizer. Keywords: Up-conversion; Rare earth ions; Activator; Sensitizer湍流的研究进展
稀土发光材料的研究现状与应用(综述)
中国湍流研究的发展史_中国科学家早期湍流研究的回顾
稀土发光材料的研究进展
湍流理论若干问题研究进展
湍流的研究进展论文
浅谈湍流的认识与发展
发光材料的发光机理以及各种发光材料的研究进展(精)
稀土掺杂纳米发光材料的研究进展
关于湍流理论研究进展
智能材料研究进展(毕业论文doc)
无机纳米发光材料的研究进展
上转换发光材料研究进展