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高效光调控的全介质太赫兹Fano超材料

硅酸盐学报 2023年第4期51卷 833-841页

作者：于凯新赵世强王陈孙竞博文永正周济清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

太赫兹(THz)技术因其在高速无线通信、无损成像、光谱检测等领域的应用价值而备受关注,然而能高效调制太赫兹波的材料仍亟需开发。由周期性亚波长结构组成的超材料可精确地调控电磁波的振幅、相位和偏振,为设计超紧凑和高性能太赫兹器... 详细信息

太赫兹(THz)技术因其在高速无线通信、无损成像、光谱检测等领域的应用价值而备受关注,然而能高效调制太赫兹波的材料仍亟需开发。由周期性亚波长结构组成的超材料可精确地调控电磁波的振幅、相位和偏振,为设计超紧凑和高性能太赫兹器件提供了新的机遇。太赫兹超材料可通过改变谐振模态进而调控太赫兹波,但米氏共振等常用模态由于较低的谐振强度导致调控效率有限。Fano谐振具有更强的谐振强度,且对外界介电环境十分敏感,可极大提高太赫兹波的调控效率和灵敏度。基于泵浦光激发高阻硅中非平衡载流子的机制,设计并实验验证了一种高效光调控的全介质太赫兹Fano超材料。结果表明:通过近红外激光泵浦控制高阻硅的电导率,可以实现Fano谐振强度的有效调控,调制率可达到87%,比同一结构上Mie式电偶极谐振的调制效率提高了70%,实现了对太赫兹波的高效调控。制备方法简单、调制效果明显,可通过改变超材料样品尺寸灵活设计工作频段,为太赫兹波段的高性能调控器件提供了一种可行的设计思路和方法。

关键词：太赫兹光调控全介质 Fano超材料

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三维PZT木堆结构的直写成型

无机材料学报 2011年第5期26卷 495-498页

作者：蔡坤鹏孙竞博李勃周济清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084 清华大学深圳研究生院新材料研究所深圳518055

配制了一种水基锆钛酸铅(PZT)陶瓷浆料,通过直写无模成型的方法制备了直径为微米级的压电木堆结构.流变学测量表明,浆料属于剪切变稀型流体;微观形貌观察和密度测量表明,烧结后的样品已经成瓷,且具有较高的致密度;X射线衍射(XRD)的测试... 详细信息

配制了一种水基锆钛酸铅(PZT)陶瓷浆料,通过直写无模成型的方法制备了直径为微米级的压电木堆结构.流变学测量表明,浆料属于剪切变稀型流体;微观形貌观察和密度测量表明,烧结后的样品已经成瓷,且具有较高的致密度;X射线衍射(XRD)的测试结果表明,烧结后的样品具有三方PbZr0.58Ti0.42O3相;压电常数测试结果显示该结构有较好压电性,且压电常数d33为410pC/N.无模成型技术具有结构可设计性强,成型速度快,成型精度高等优点,为压电材料和器件的设计和应用提供了新的思路.

关键词：直写无模成型 PZT 浆料制备压电性能

利用浆料直写无模成型技术制备自支撑TiO_2光降解器件

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无机材料学报 2011年第3期26卷 300-304页

作者：孙竞博李勃蔡坤鹏周济李龙土清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084 清华大学深圳研究生院新材料研究所深圳518055

介绍了一种基于光敏特性陶瓷浆料的浆料直写无模三维成型技术制备的线条直径为270μm的TiO2木堆结构光降解器件.对光敏浆料的配制方法、浆料直写无模成型的工艺原理进行了研究;利用TEM和XRD表征光敏浆料中TiO2粉体的形貌和物相;对器件... 详细信息

介绍了一种基于光敏特性陶瓷浆料的浆料直写无模三维成型技术制备的线条直径为270μm的TiO2木堆结构光降解器件.对光敏浆料的配制方法、浆料直写无模成型的工艺原理进行了研究;利用TEM和XRD表征光敏浆料中TiO2粉体的形貌和物相;对器件的光降解性能进行了分析与测试;利用光学显微镜和SEM对成型后的样品结构、尺寸及表面微观形貌进行了分析,并基于此分析给出了这种器件高催化效率的原因.实验结果显示,该器件具有完整的三维木堆结构,表面粗糙多孔,极大地增加了光催化的作用面积,从而使其具有较高的光降解效率.在紫外光照射10min后,初始浓度为4mg/L的亚甲基蓝溶液降解率达到76%,紫外光照射20min后,亚甲基蓝溶液降解率可达91%.

关键词：直写成型 TiO2 光降解

Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能、抗氧化及疏水性能

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材料工程 2024年第2期52卷 190-197页

作者：李仲博中国航发北京航空材料研究院北京100095

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化... 详细信息

利用物理气相沉积(PVD)技术交替沉积Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层,制备一系列具有不同ZrYN纳米层厚度(l)的Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜,并通过XRD,SEM,纳米压痕仪,显微硬度计及接触角测量仪等研究不同l对Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学、抗氧化以及疏水性能的影响。结果表明:当Ti_(3)AlN和ZrYN纳米层厚度分别为10 nm和1 nm时,纳米多层膜具有高硬度(H=26.8 GPa)和优异的断裂韧度(Kf=4.21 MPa∙m^(1/2))。硬度和断裂韧度的提高可能是因为,当l较小时,纳米层间形成良好的c-Ti_(3)AlN/c-ZrYN共格外延结构,可以有效阻碍位错的产生和滑移。高密度的异质界面可使微裂纹发生连续偏转,有效延长裂纹扩散路径的同时消耗裂纹传播能量,从而提高断裂韧度。同时,较小的l也易于获得优异的抗氧化性能,l较小时Ti_(3)AlN纳米层占主导地位,Al倾向于在表面形成致密的Al_(2)O_(3)层,阻碍氧气向薄膜内部扩散。此外,Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜表面形成的结瘤缺陷增加表面粗糙度,使得薄膜的疏水性能得到提高,从而使其在潮湿环境中不易快速发生腐蚀。

关键词： Ti_(3)AlN/ZrYN纳米多层膜力学性能抗氧化性疏水性

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各向异性材料中的负折射行为

科学通报 2012年第4期57卷 231-238页

作者：孙竞博周济清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084

负折射是一种奇异的电磁学现象,近年来受到国内外研究者的广泛关注.除基于介电常数和磁导率同时为负值的左手材料实现的负折射行为外,材料的各向异性电磁性质为负折射的实现提供了新的途径.结合本课题组的研究工作,本文就各向异性材料... 详细信息

负折射是一种奇异的电磁学现象,近年来受到国内外研究者的广泛关注.除基于介电常数和磁导率同时为负值的左手材料实现的负折射行为外,材料的各向异性电磁性质为负折射的实现提供了新的途径.结合本课题组的研究工作,本文就各向异性材料中负折射产生的机理及其相关理论和实验研究的进展、热点进行了综述,重点讨论了倏逝波在强各向异性材料中传播的机制以及基于此原理的超透镜的研究进展与应用前景.在归纳目前研究存在的不足的基础上,论文最后对各向异性材料负折射研究的发展进行了展望.

关键词：各向异性负折射非正定介质超透镜

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耦合等离激元体系的复频率分析(特邀)

光学学报 2024年第10期44卷 301-306页

作者：曾可博张霜香港大学物理系新基石科学实验室中国香港999077

耦合等离激元体系在光场调控、光学传感、光学成像及光电器件等领域中有着广泛应用。目前,阻碍耦合等离激元进一步实用化发展的关键问题是金属材料具有较大的损耗。结合数值仿真方法,从理论上研究了耦合等离激元的损耗机理,并进一步分... 详细信息

耦合等离激元体系在光场调控、光学传感、光学成像及光电器件等领域中有着广泛应用。目前,阻碍耦合等离激元进一步实用化发展的关键问题是金属材料具有较大的损耗。结合数值仿真方法,从理论上研究了耦合等离激元的损耗机理,并进一步分析复频率光源激励对耦合等离激元体系的作用,提出了通过合成复频率波的方法来补偿损耗,从而恢复被削弱的耦合共振信号。所提优化手段具有泛用性高且无需额外成本的优势,研究结果对耦合等离激元体系在各个领域中的研究发展具有借鉴意义,有利于挖掘该体系的潜在应用价值。

关键词：物理光学纳米光学等离激元复频率波光学传感

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聚合结晶化胶体阵列结构的压敏光响应性质

高等学校化学学报 2010年第4期31卷 834-838页

作者：黄学光杨正文孙竞博孙丽李勃周济清华大学材料科学与工程系新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室北京100084 清华大学深圳研究生院新材料研究所深圳518055

制备了由单分散聚苯乙烯微球构成的结晶化胶体阵列结构,并制备了结晶化胶体阵列聚丙烯酰胺水凝胶薄膜.通过微区反射光谱研究了其光子带隙位置随外加压力的变化规律.实验结果表明,该薄膜在垂直表面方向存在光子带隙,并在一定载荷范围内... 详细信息

制备了由单分散聚苯乙烯微球构成的结晶化胶体阵列结构,并制备了结晶化胶体阵列聚丙烯酰胺水凝胶薄膜.通过微区反射光谱研究了其光子带隙位置随外加压力的变化规律.实验结果表明,该薄膜在垂直表面方向存在光子带隙,并在一定载荷范围内带隙波长随外加压力呈可逆线性变化.

关键词：光子晶体胶体单分散可调带隙压敏

四氯化碳诱导C57BL/6J小鼠肝纤维化模型建立方法及优化

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中国实验动物学报 2024年第6期32卷 743-752页

作者：孙竞然卢秉久郑佳连孙晓宁徐俊超辽宁中医药大学沈阳110847 辽宁中医药大学附属医院肝病科沈阳110000 中国中医科学院广安门医院心内科北京100032 中国人民武装警察部队海警总队医院感染科浙江嘉兴314000

目的通过不同给药方式不同剂量四氯化碳诱导的C57BL/6J小鼠肝纤维化模型,通过影像学、分子生物学及组织病理学等方法进行比较,以此优化四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化模型。方法36只健康C57BL/6J雄性小鼠,适应性饲养1周后,随机分为空白组、... 详细信息

目的通过不同给药方式不同剂量四氯化碳诱导的C57BL/6J小鼠肝纤维化模型,通过影像学、分子生物学及组织病理学等方法进行比较,以此优化四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化模型。方法36只健康C57BL/6J雄性小鼠,适应性饲养1周后,随机分为空白组、2周组、3周组、4周组、6周组及8周组共6组(n=6),除空白组外均作为阳性对照组。空白组以橄榄油0.2 mL腹腔注射,每周3次,各阳性对照组以20%CCl4-橄榄油溶液腹腔注射,剂量为2 mL/kg,每周3次。记录各组小鼠体重变化情况。分别于第15、22、29、43及57天测量小鼠肝弹性值后取血,分别测量小鼠谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(aspartate aminotransferase,AST)、透明质酸(hyaluronic acid,HA)、层黏蛋白(laminin,LN)、前Ⅲ型前胶原(pro-typeⅢcollagen,PC-Ⅲ)及Ⅳ型胶原(typeⅣcollagen,Ⅳ-C)含量,对肝组织进行苏木精-伊红(hematoxylin and eosin,HE)、Masson及天狼星红染色,Metavir评分系统评估肝纤维化程度。结果与空白组相比,各阳性对照组小鼠精神萎靡、扎堆喜卧。在小鼠体重方面,4周组、6周组、8周组与空白组相比均明显下降,而2周组与空白组相比体重明显升高。肝弹性超声显示,随着给药时间增加,弹性值呈进行性升高。生化结果显示,与空白组相比,各阳性对照组ALT、AST水平均显著升高,随着给药时间增加,各阳性对照组HA、LN、PC-Ⅲ及Ⅳ-C水平呈升高趋势。病理结果显示:随着给药时间增加,小鼠肝纤维化程度呈进行性加重,4周时符合肝纤维化病理诊断,6周时有假小叶形成趋势,而8周时已形成假小叶,提示早期肝硬化。结论20%CCl4-橄榄油溶液以每周3次、连续4周腹腔注射的方法能成功建立C57BL/6J小鼠肝纤维化模型,稳定性好、成模较快,可以作为肝纤维化模型制造的优化方案。

关键词：肝纤维化肝纤维化模型四氯化碳动物模型

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脂润滑弧齿锥齿轮热弹流润滑与效率研究

摩擦学学报（中英文） 2024年第3期44卷 323-334页

作者：王振博郑鹏沈阳工业大学机械工程学院辽宁沈阳110870

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,... 详细信息

基于油动重载四旋翼无人机的特殊应用条件,研究了无人机齿轮箱内脂润滑弧齿锥齿轮的润滑状态及啮合效率.推导了适用于弧齿锥齿轮的脂润滑雷诺方程,采用计算油膜剪切力和微凸体接触摩擦力组成的复合摩擦系数代替摩擦系数经验公式的方法,研究了在无人机各种工况下的齿面润滑情况和啮合效率.结果表明,本研究中提出的考虑粗糙度的脂润滑雷诺方程能够很好预测文献中的试验结果;弧齿锥齿轮的齿面较为复杂,不能用油润滑的中心油膜厚度算法近似估计脂润滑弧齿锥齿轮整个齿面上的润滑状态;1个啮合周期内的齿面摩擦系数在节点处最大;低转速情况下,齿面将进入混合润滑状态;1个啮合周期内啮合效率的变化与啮合位置密切相关,在啮入点处效率最低;在转速不变的前提下,润滑脂黏度越高,效率损失越大.

关键词：啮合效率热弹流润滑状态摩擦系数混合润滑