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Functional Optical Fiber Sensors Detecting Imperceptible Physical/Chemical Changes for Smart Batteries

Nano-Micro Letters 2024年第8期16卷 268-308页

作者： yiding Li Li Wang Youzhi Song Wenwei Wang Cheng lin Xiangming He Institute of Nuclear and New Energy Technology Tsinghua UniversityBeijing 100084People’s Republic of China National Engineering Research Center of Electric Vehicles Beijing Institute of Technology(BIT)Beijing 100081People’s Republic of China Shenzhen Automotive Research Institute of BIT(Shenzhen Research Institute of National Engineering Research Center of Electric Vehicles) Shenzhen 518118People’s Republic of China

The battery technology progress has been a contradictory process in which performance improvement and hidden risks *** the battery is still a“black box”,thus requiring a deep understanding of its internal *** battery should“sense its internal physical/chemical conditions”,which puts strict requirements on embedded sensing *** paper summarizes the application of advanced optical fiber sensors in lithium-ion batteries and energy storage technologies that may be mass deployed,focuses on the insights of advanced optical fiber sensors into the processes of one-dimensional nano-micro-level battery material structural phase transition,electrolyte degradation,electrode-electrolyte interface dynamics to three-dimensional macro-safety *** paper contributes to understanding how to use optical fiber sensors to achieve“real”and“embedded”*** the inherent advantages of the advanced optical fiber sensor,it helps clarify the battery internal state and reaction mechanism,aiding in the establishment of more detailed *** advancements can promote the development of smart batteries,with significant importance lying in essentially promoting the improvement of system ***,with the help of smart batteries in the future,the importance of consistency can be weakened or even *** application of advanced optical fiber sensors helps comprehensively improve the battery quality,reliability,and life.

关键词： Smart battery Advanced embedded optical fiber sensor Battery internal physical/chemical state Quality-reliability-life characteristic

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High-efficiency normal-incidence vertical p-i-n photodetectors on a germanium-on-insulator platform

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Photonics Research 2017年第6期5卷 221-228页

作者： yiding lin KWANG HONG LEE SHUYU BAO XIN GUO HONG WANG JURGEN MICHEL CHUAN SENG TAN School of Electrical and Electronic Engineering Nanyang Technological University Low Energy Electronic Systems LEES Singapore-MIT Alliance for Research and Technology Department of Materials Science and Engineering Massachusetts Institute of Technology

In this paper, normal incidence vertical p-i-n photodetectors on a germanium-on-insulator(GOI) platform were demonstrated. The vertical p-i-n structure was realized by ion-implanting boron and arsenic at the bottom and top of the Ge layer, respectively, during the GOI fabrication. Abrupt doping profiles were verified in the transferred high-quality Ge layer. The photodetectors exhibit a dark current density of ~47 mA∕cm^2 at-1 V and an optical responsivity of 0.39 A/W at 1550 nm, which are improved compared with state-of-the-art demonstrated GOI photodetectors. An internal quantum efficiency of ~97% indicates excellent carrier collection efficiency of the device. The photodetectors with mesa diameter of 60 μm exhibit a 3 dB bandwidth of ~1 GHz, which agrees well with theoretical calculations. The bandwidth is expected to improve to ~32 GHz with mesa diameter of 10 μm. This work could be similarly extended to GOI platforms with other intermediate layers and potentially enrich the functional diversity of GOI for near-infrared sensing and communication integrated with Ge CMOS and mid-infrared photonics.

关键词： Si

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PIC-integrable,uniformly tensile-strained Ge-on-insulator photodiodes enabled by recessed SiN_(x) stressor

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Photonics Research 2021年第7期9卷 1255-1263页

作者： yiding lin DANHAO MA KWANG HONG LEE RUI-TAO WEN GOVINDO SYARANAMUAL LIONEL CKIMERlinG CHUAN SENG TAN JURGEN MICHEL School of Electrical and Electronic Engineering Nanyang Technological UniversitySingapore 639798Singapore Low Energy Electronic Systems(LEES) Singapore-MIT Alliance for Research and TechnologySingapore 138602Singapore department of Materials Science and Engineering Massachusetts Institute of TechnologyCambridgeMassachusetts 02139USA Materials Research Laboratories Massachusetts Institute of TechnologyCambridgeMassachusetts 02139USA Max Planck Institute of Microstructure Physics Halle(Saale)06120Germany Southern University of Science and Technology Shenzhen 518055China

Mechanical strain engineering has been promising for many integrated photonic applications. However,for the engineering of a material electronic bandgap,a trade-off exists between the strain uniformity and the integration compatibility with photonic-integrated circuits (PICs). Herein,we adopted a straightforward recess-type design of a silicon nitride (SiNx) stressor to achieve a uniform strain with enhanced magnitude in the material of interest on PICs. Normal-incidence,uniformly 0.56% tensile strained germanium (Ge)-on-insulator (GOI) metal-semiconductor-metal photodiodes were demonstrated,using the recessed stressor with 750 MPa tensile stress. The device exhibits a responsivity of 1.840.15 A∕W at 1550 nm. The extracted Ge absorption coefficient is enhanced by -3.2×to 8340 cm^(-1) at 1612 nm and is superior to that of In_(0.53)Ga_(0.47)As up to 1630 nm limited by the measurement spectrum. Compared with the nonrecess strained device,additional absorption coefficient improvement of 10%–20% in the C-band and 40%–60% in the L-band was observed. This work facilitates the recessstrained GOI photodiodes for free-space PIC applications and paves the way for various (e.g.,Ge,GeSn or III-V based) uniformly strained photonic devices on PICs.

关键词： recess strained stress

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Reprogrammable, intelligent soft origami LEGO coupling actuation, computation, and sensing

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The Innovation 2024年第1期5卷 59-69页

作者： Zhongdong Jiao Zhenhan Hu Yuhao Shi Kaichen Xu Fangye lin Pingan Zhu Wei Tang yiding Zhong Huayong Yang Jun Zou State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems Zhejiang UniversityHangzhou 310058China

Tightly integrating actuation,computation,and sensing in soft materials allows soft robots to respond autonomously to their ***,fusing these capabilities within a single soft module in an effi-cient,programmable,and compatible way is still a significant ***,we introduce a strategy for integrating actuation,computation,and sensing capabilities in soft *** and plug-and-play soft origami modules can be reconfigured into diverse morphologies with specific functions or reprogrammed into a variety of soft logic circuits,similar to LEGO *** built an untethered autonomous soft turtle that is able to sense stimuli,store data,process information,and perform swimming *** function multiplexing and signal compatibility of the origami minimize the number of soft devices,thereby reducing the complexity and redundancy of soft ***,this origami also exhibits strong damage resistance and high *** envision that this work will offer an effective way to readily create on-demand soft robots that can operate in unknown environments.

关键词： integrating autonomous computation

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双通道离轴石英增强光声光谱气体传感器

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光子学报 2024年第8期53卷 112-121页

作者：隋心马琰铭刘孝腾张磊宋芳李秀英徐琳王一丁郑传涛吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区长春130012 吉林省红外气体传感技术工程研究中心长春130012

为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响,采用离轴配置谐振管,将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧,从而实现了探测光束与石英音叉的隔离,同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器... 详细信息

为了消除杂散光激励石英音叉产生的光热信号对气体检测性能的影响,采用离轴配置谐振管,将两只中央开有槽口的谐振管平行于音叉正面放置在两侧,从而实现了探测光束与石英音叉的隔离,同时降低了系统组装和光路调整的复杂度。将光纤准直器、谐振管、石英音叉、直角棱镜和不锈钢气室进行集成,研制了一种尺寸仅为5.4 cm×4.0 cm×1.5 cm的光声检测模块,在此基础上,建立了一种光声光谱气体检测系统,采用中心波长为1533 nm的分布反馈激光器,通过检测乙炔气体来评估系统性能。实验结果表明,光声信号与气体浓度之间呈现良好的线性-关系,线性拟合优度为0.991。系统的1σ检测下限和对应归一化噪声等效吸收系数分别为11.6×10^(-6)和6.7×10^(-9)W·cm^(-1)·Hz^(-1/2)。对系统的Allan方差分析结果表明,当平均时间为0.5 s时,系统的检测下限为10.22×10^(-6),当平均时间为50 s时,系统检测下限可以达到1.20×10^(-6)。所研制的微小型双通道离轴石英增强光声光谱传感器系统具有体积小、价格低廉、灵敏度高等优点,有利于实现便携式气体检测。

关键词：石英增强光声光谱技术气体传感器波长调制技术乙炔石英音叉

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真空玻璃生产瓶颈的思考

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玻璃 2015年第12期42卷 20-22页

作者：林一丁衡水市第二中学衡水市053000

真空玻璃生产遭遇的瓶颈主要是支撑点、封边技术和封边用低熔点玻璃,文章对真空玻璃的发展进行了简要阐述,对生产制造过程中遇到的瓶颈问题进行了分析,提出了解决办法和途径。

关键词：真空玻璃 3D打印激光封接低熔点玻璃

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海底输气管道泄漏对邻近海上平台的影响

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油气储运 2016年第9期35卷 1005-1013页

作者：霍成索石一丁林影炼中海石油深海开发有限公司英国劳氏船级社

为了研究海底输气管道泄漏对邻近海上平台的影响,应用三维CFD模拟软件KFX,以瞬态泄漏速率为输入,考虑气体在海面的释放面与平台的相对位置以及风向和风速的影响,对管道泄漏气体到达海面后引发火灾的发展过程及后果进行模拟。结果表明:... 详细信息

为了研究海底输气管道泄漏对邻近海上平台的影响,应用三维CFD模拟软件KFX,以瞬态泄漏速率为输入,考虑气体在海面的释放面与平台的相对位置以及风向和风速的影响,对管道泄漏气体到达海面后引发火灾的发展过程及后果进行模拟。结果表明:对于海底管道在189 m水深发生的断裂泄漏,当气体在海面的释放面位于平台下方时,火灾对平台的影响很大,安全设施易受破坏,平台人员逃生面临较大困难,且发生事故升级的可能性较大;当气体在海面的释放面远离平台时,计算得到了不同风速条件下火灾最大水平影响距离。根据分析结果,针对海底管道泄漏事故,在事故确认、报警、救逃生及安全设计等方面提出了风险管理和应急准备建议。

关键词：海底管道火灾海上平台 CFD 风险管理应急准备

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基于ORAI1/NFAT信号轴探讨镇心安神方对1-氯-2,4-二硝基苯诱导特应性皮炎小鼠的作用及机制

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中药新药与临床药理 2024年第2期35卷 168-173页

作者：陈若曦姜姗姗杨洁杨晓宇徐蕊瑶方琳赵一丁陕西中医药大学陕西咸阳712046 陕西省中医药研究院陕西西安710003 陕西省中医医院陕西西安710003

目的基于钙通道调节分子1(ORAI1)/T细胞核因子(NFAT)信号轴探讨镇心安神方(龙骨、牡蛎、淡竹叶、骨碎补、茯苓)对特应性皮炎(AD)小鼠的作用及机制。方法将36只BALB/c小鼠随机分为空白对照组、模型组、西替利嗪组(1.3 mg·kg^(-1))及镇... 详细信息

目的基于钙通道调节分子1(ORAI1)/T细胞核因子(NFAT)信号轴探讨镇心安神方(龙骨、牡蛎、淡竹叶、骨碎补、茯苓)对特应性皮炎(AD)小鼠的作用及机制。方法将36只BALB/c小鼠随机分为空白对照组、模型组、西替利嗪组(1.3 mg·kg^(-1))及镇心安神方组(36.36 g·kg^(-1)),每组9只。采用1-氯-2,4-二硝基苯(DNCB)诱导建立AD小鼠模型。灌胃给药,每日1次,连续给药2周。给药结束后,测定皮损面积,并对皮损严重程度进行评分;测定脾脏质量,计算脾脏指数;采用HE染色法观察皮损组织病理变化;ELISA法检测血清中白细胞介素4(IL-4)、IL-13及胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)的含量;Western Blot法检测皮损组织中ORAI1、钙调磷酸酶A(CaN)、T细胞核因子2(NFAT2)蛋白表达水平。结果与空白对照组比较,模型组小鼠的皮损评分显著升高(P<0.01),皮损面积显著扩大(P<0.01);表皮层及真皮层厚度显著增加(P<0.01),表皮过度角化,棘层肥厚,真皮层可见嗜酸性粒细胞、淋巴细胞等炎性细胞浸润;脾脏指数及血清IL-4、IL-13、TSLP水平显著升高(P<0.01);皮损组织中CaN、NFAT2、ORAI1蛋白表达水平显著升高(P<0.01)。与模型组比较,镇心安神方组小鼠的皮损评分显著降低(P<0.01),皮损面积显著缩小(P<0.01);表皮层及真皮层厚度显著降低(P<0.01),表皮过度角化减轻,棘层轻度肥厚,真皮层有少量炎性细胞浸润;脾脏指数及血清IL-4、IL-13、TSLP水平显著降低(P<0.01);皮损组织中CaN、NFAT2、ORAI1蛋白表达水平显著降低(P<0.01)。结论镇心安神方能够改善DNCB诱导AD小鼠的皮肤病理损伤,可能与其抑制ORAI1、CaN及NFAT2蛋白表达,降低血清TSLP、IL-4、IL-13等2型炎症因子水平,通过免疫调节改善皮肤炎症及瘙痒有关。

关键词：镇心安神方特应性皮炎 ORAI1/NFAT信号轴免疫调节小鼠

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可重构低熵智能车间布局建模与优化

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浙江工业大学学报 2024年第1期52卷 58-67页

作者：陈勇林罕郎一丁卓德城张文珠易文超裴植浙江工业大学机械工程学院浙江杭州310023 宁波富佳实业股份有限公司浙江宁波315000

针对智能车间布局,采用单元布局的方式分别对单元间布局和单元内布局进行建模,设计涵盖物料搬运成本、时间损失成本、单元重构成本、设备成本、车间面积利用率和布局柔性等面向低熵化车间布局的多目标函数,给出包括边界约束、间距约束... 详细信息

针对智能车间布局,采用单元布局的方式分别对单元间布局和单元内布局进行建模,设计涵盖物料搬运成本、时间损失成本、单元重构成本、设备成本、车间面积利用率和布局柔性等面向低熵化车间布局的多目标函数,给出包括边界约束、间距约束和固定位置约束等符合车间实际情况的定量约束条件。针对车间布局模型多变量、多约束和非线性的特点,设计一种基于精英策略和自适应交叉、变异算子的双层遗传元胞算法进行求解。通过典型企业作业车间布局改造实例分析,验证模型和算法的可行性和有效性。

关键词：可重构低熵智能车间布局建模双层遗传元胞算法

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Safety modeling and protection for lithium-ion batteries based on artificial neural networks method under mechanical abuse

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Science China(Technological Sciences) 2021年第11期64卷 2373-2388页

作者： LI yiding WANG WenWei lin Cheng ZUO FengHao National Engineering Laboratory for Electric Vehicles Beijing Institute of TechnologyBeijing 100081China Shenzhen Automotive Research Institute Beijing Institute of TechnologyShenzhen 518118China

The safety of lithium-ion batteries under mechanical abuse has become one of the major obstacles affecting the development of electric vehicles. In this paper, the lithium-ion battery safety model under mechanical abuse conditions is proposed by the Back Propagation Artificial Neural Network(BP-ANN) optimized by the Genetic Algorithm(GA). By experimental and simulation results, the proposed method can effectively predict battery mechanical properties. The corresponding correlation coefficient is greater than 0.99, the failure warning model has more safety margin, and the average security margin is greater than 29%. The multi-source warning weight shows that the mechanical soft short-circuit has the greatest warning margin, followed by that of the soft short-circuit of the electrical signal. The thermal soft short-circuit has the lowest warning margin because of the low thermal conductivity. The qualitative simulation results of the battery module reveal that, when electric vehicles are subjected to mechanical abuse conditions, the rapid reduction in the state-of-charge(SOC) of the rear batteries can effectively increase the reliability of the battery module. The proposed safety model is important to protect the safety and stability of lithium-ion batteries, which is conducive to promoting new energy vehicles and protecting the environment.

关键词： lithium-ion battery GA-BP model failure warning warning weight failure protection

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