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二元互不固溶金属合金化的研究进展

金属学报 2020年第6期56卷 801-820页

作者：黄远杜金龙王祖敏天津大学材料科学与工程学院天津300354

基于二元互不固溶金属体系的材料在航天、核聚变工程、电子封装以及反装甲武器等领域中有着广泛的应用,但由于反应热为正、组元性质差异较大,其直接合金化以及相应的材料制备都十分困难。针对于此,国内外开发了多种用于二元互不固溶金... 详细信息

基于二元互不固溶金属体系的材料在航天、核聚变工程、电子封装以及反装甲武器等领域中有着广泛的应用,但由于反应热为正、组元性质差异较大,其直接合金化以及相应的材料制备都十分困难。针对于此,国内外开发了多种用于二元互不固溶金属直接合金化的方法,并对合金化过程的热力学和扩散机制进行了研究。本文首先综述了机械合金化、物理气相沉积和离子束混合3种已有合金化方法的原理、热力学机制及其在二元互不固溶金属粉末合金和纳米多层膜等材料中的应用。然后,介绍了近些年来本研究组提出并发展的辐照损伤诱发合金化、高温结构诱发合金化等新型互不固溶金属合金化方法,详细阐述了这2种方法的原理、合金化界面显微结构、热力学机制、扩散机制和应用。最后,展望了二元互不固溶金属体系合金化研究的发展趋势。

关键词：二元互不固溶金属体系直接合金化热力学机制显微结构力学性能

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过渡金属磷化物析氢催化剂的掺杂调控

高等学校化学学报 2022年第11期43卷 15-34页

作者：王祖民孟程于然波北京科技大学冶金与生态工程学院储能科学与工程系北京100083 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 郑州大学材料成型及模具技术教育部重点实验室郑州450002

过渡金属磷化物因其优异的催化性能成为最有可能取代贵金属的廉价电催化分解水制氢催化材料,对其进行元素掺杂将有望大幅提升其活性和稳定性.本文综合评述了近年来通过掺杂改性手段调节过渡金属磷化物性能的相关研究.讨论了元素种类(金... 详细信息

过渡金属磷化物因其优异的催化性能成为最有可能取代贵金属的廉价电催化分解水制氢催化材料,对其进行元素掺杂将有望大幅提升其活性和稳定性.本文综合评述了近年来通过掺杂改性手段调节过渡金属磷化物性能的相关研究.讨论了元素种类(金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、元素数量(单元素掺杂、多元素掺杂、高熵化)和掺杂位置等因素对过渡金属磷化物电子结构的影响;并从实验和理论相结合的角度,分析了掺杂元素对氢吸附强度、水吸附解离及电荷转移传输等方面的作用规律,获得了掺杂结构-电子结构-析氢反应催化性能间的构效关系.最后,讨论并提出了相关研究存在的挑战和未来的研究方向.

关键词：过渡金属磷化物掺杂电催化析氢反应电子结构

分辨率约束下毫米波雷达波形参数及接收权联合设计

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电子与信息学报 2021年第11期43卷 3201-3210页

作者：王洪雁薛喜扬杨小峰汪祖民浙江理工大学信息学院杭州310018 大连大学信息工程学院大连116622 五邑大学智能制造学部江门529020 西安邮电大学电子工程学院西安710121

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波... 详细信息

针对自动驾驶中有限平台空间及发射功率导致毫米波雷达目标检测性能较低的问题,该文提出一种距离及速度分辨率约束下提升毫米波雷达目标检测概率的波形参数及接收权联合设计方法。首先,基于调频连续波(FMCW)信号,所提方法建立了毫米波相控阵阵列检测模型;其次,通过分析距离及速度分辨率与发射波形参数关系,构建考虑距离及速度分辨率的发射波形参数约束;然后,基于最大化输出信杂噪比(SCNR)准则,建立具有距离及速度分辨率约束的发射波形参数及接收权值联合优化模型以改善毫米波雷达目标检测及距离速度分辨性能;最后,所提方法基于交替迭代方法求解所得复杂非线性优化问题。仿真结果表明,所提方法可自适应调整发射波形参数和接收权以提升目标检测性能同时满足距离及速度分辨率需求。

关键词：毫米波雷达自动驾驶分辨率约束波形参数设计

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基于协方差矩阵重构的离网格DOA估计方法

电子与信息学报 2021年第10期43卷 2863-2870页

作者：王洪雁于若男潘勉汪祖民浙江理工大学信息学院杭州310018 大连大学信息工程学院大连116622 五邑大学智能制造学部江门529020 杭州电子科技大学电子信息学院杭州310018

针对稀疏表示模型中网格失配导致波达方向角(DOA)估计存在较大估计误差的问题,该文提出一种基于协方差矩阵重构的离网格(Off-Grid)DOA估计方法(OGCMR)。首先,将DOA与网格点之间偏移量包含进所构建接收数据空域离散稀疏表示模型;而后基... 详细信息

针对稀疏表示模型中网格失配导致波达方向角(DOA)估计存在较大估计误差的问题,该文提出一种基于协方差矩阵重构的离网格(Off-Grid)DOA估计方法(OGCMR)。首先,将DOA与网格点之间偏移量包含进所构建接收数据空域离散稀疏表示模型;而后基于重构信号协方差矩阵建立关于DOA估计的稀疏表示凸优化问题;再构建采样协方差矩阵估计误差凸模型,并将此凸集显式包含进稀疏表示模型以改善稀疏信号重构性能;最后采用交替迭代方法求解所得联合优化问题以获得网格偏移参数及离网格DOA估计。数值仿真表明,与传统多重信号分类(MUSIC)、L1-SVD及基于稀疏和低秩恢复的稳健MVDR(SLRD-RMVDR)等估计算法相比,所提算法具有较好的角度分辨力以及较高的DOA估计精度。

关键词：波达方向离网格稀疏表示凸优化

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金属诱导晶化基础与应用研究进展

金属学报 2020年第1期56卷 66-82页

作者：王祖敏张安陈媛媛黄远王江涌天津大学材料科学与工程学院天津300350 汕头大学物理系汕头515063

将非晶半导体与金属相接触,可以诱导非晶半导体在极低的温度下结晶,这一现象被称为金属诱导晶化。薄膜状态的晶体半导体是用于众多先进技术中的关键材料,被广泛应用于微电子、光电子、显示技术和光伏技术等领域。金属诱导晶化为低温晶... 详细信息

将非晶半导体与金属相接触,可以诱导非晶半导体在极低的温度下结晶,这一现象被称为金属诱导晶化。薄膜状态的晶体半导体是用于众多先进技术中的关键材料,被广泛应用于微电子、光电子、显示技术和光伏技术等领域。金属诱导晶化为低温晶体半导体器件的制造、纳米多孔金属材料的合成以及金属材料界面工程提供了一种崭新的途径,引起了学术界和工业界的广泛关注。本文综述了金属诱导晶化的研究进展,对不同金属/非晶半导体体系中存在的金属诱导晶化现象进行了归纳分类总结,对其热力学原理和动力学机制进行了详细的计算与分析,突出了界面热力学在薄膜体系的固→固相变中的作用,最终阐明了金属诱导晶化过程的内在机理,并对金属诱导晶化过程未来的研究趋势进行了展望。

关键词：金属诱导晶化界面热力学金属/半导体体系固相反应对流传输

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高效光能转换新媒介:中空多壳层结构材料

科学通报 2019年第34期64卷 3577-3593页

作者：魏延泽王祖民于然波北京科技大学冶金与生态工程学院物理化学系北京00083 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190 郑州大学材料成型过程及模具教育部重点实验室郑州450001

光能的捕获和利用为环境、能源和医学等多个领域的发展提供了广阔的前景.为了实现高效的光能转换,对作为媒介的光功能材料的设计至关重要.作为一种新兴的多级微纳材料,中空多壳层结构(hollow multi-shelled structures,HoMSs)材料在光... 详细信息

光能的捕获和利用为环境、能源和医学等多个领域的发展提供了广阔的前景.为了实现高效的光能转换,对作为媒介的光功能材料的设计至关重要.作为一种新兴的多级微纳材料,中空多壳层结构(hollow multi-shelled structures,HoMSs)材料在光能转换领域中具有诸多优势,其高效的光捕获能力、增强的光生电荷分离能力和灵活可调的壳壁组成等结构特性都能够有效提高材料对光能的转换效率.本文从HoMSs光功能材料在光能转换过程中的优势出发,总结了其在光催化、太阳能电池和光致发光等光能转换领域中的应用研究进展,并对该领域的发展趋势进行了展望.

关键词：中空多壳层结构微纳材料光能转化光功能材料光催化

基于纳米活性结构的不互溶W-Cu体系直接合金化及其热力学机制

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金属学报 2023年第5期59卷 679-692页

作者：王寒玉李彩赵璨曾涛王祖敏黄远天津大学材料科学与工程学院天津300354

利用纳米多孔活性结构诱导和促进W和Cu直接合金化,主要包括3步骤:首先,通过两步阳极氧化和还原退火在W表面制备纳米多孔结构;然后,在纳米多孔W上电沉积Cu层;最后,在近Cu熔点温度(980℃)下退火,得到W/Cu层状复合材料/连接件。W/Cu界面的... 详细信息

利用纳米多孔活性结构诱导和促进W和Cu直接合金化,主要包括3步骤:首先,通过两步阳极氧化和还原退火在W表面制备纳米多孔结构;然后,在纳米多孔W上电沉积Cu层;最后,在近Cu熔点温度(980℃)下退火,得到W/Cu层状复合材料/连接件。W/Cu界面的表征结果表明,2种金属间的扩散距离约为27 nm,W和Cu之间成功实现直接合金化。同时,针对此前建立的不互溶金属直接合金化热力学模型存在的问题,改进了表面能和压力能的计算方法,解决了表面原子层数选用导致表面能结果具有随意性的问题和热力学计算中的单位尺度问题,实现了基于纳米活性结构的不互溶W-Cu直接合金化的热力学计算。热力学计算结果表明,W表面纳米多孔化之后W-Cu体系的表面能大幅提升,可以作为W和Cu直接合金化的热力学驱动力。分析认为,除具有高表面能的晶面增多之外,纳米结构形状也是W表面纳米化后表面能提高的主要原因之一。

关键词：不互溶W-Cu体系纳米多孔结构直接合金化热力学模型表面能

金属氧化物异质结的构建及在光催化CO_(2)还原反应中应用的研究进展

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高等学校化学学报 2023年第10期44卷 27-43页

作者：李孟蝶王祖民齐健于然波北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 中国科学院过程工程研究所生化工程国家重点实验室北京100190

我国提出2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”战略目标.将CO_(2)转化为高附加值的化学产品和液态燃料,在实现碳减排的同时,还可减轻对煤、石油等传统资源的依赖,具有重要意义.光催化CO_(2)还原是一种非常重要的途径,设计和制备高效的CO_... 详细信息

我国提出2030年“碳达峰”和2060年“碳中和”战略目标.将CO_(2)转化为高附加值的化学产品和液态燃料,在实现碳减排的同时,还可减轻对煤、石油等传统资源的依赖,具有重要意义.光催化CO_(2)还原是一种非常重要的途径,设计和制备高效的CO_(2)还原光催化剂是关键.通过半导体和金属或具有匹配的电子带结构的半导体之间形成良好的异质结结构可以有效地促进电荷转移并抑制光生电子和空穴的重新复合,从而提高光催化性能.本综合评述重点讨论了氧化物异质结构用于光催化CO_(2)还原的最新进展,系统总结了形成异质结构的类型、组成等因素,对提高CO_(2)光催化性能的内在机理进行了深入阐述,并对该领域研究发展的方向进行了展望.

关键词：金属氧化物异质结光催化二氧化碳还原

基于ZigBee的智慧温室蓄电池监测节点设计

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计算机测量与控制 2014年第10期22卷 3433-3435页

作者：汪祖民乔明超大连大学信息工程学院辽宁大连116622

针对传统温室监测节点蓄电池剩余电量问题,提出一种改进的基于ZigBee无线通信技术的温室节点无线监测方案,设计一个经济实用的低功耗ZigBee无线监测节点;以CC2530为主控芯片,通过控制不同的传感器和电池智能管理芯片DS2438及其外围电路... 详细信息

针对传统温室监测节点蓄电池剩余电量问题,提出一种改进的基于ZigBee无线通信技术的温室节点无线监测方案,设计一个经济实用的低功耗ZigBee无线监测节点;以CC2530为主控芯片,通过控制不同的传感器和电池智能管理芯片DS2438及其外围电路,实现温室环境参数和各节点蓄电池电压、电流以及剩余电量的精确测量并实时显示;测试结果表明,系统运行稳定,数据检测精度达到0.001。

关键词：日光温室 CC2530 蓄电池监测 ZigBee 剩余电量 DS2438