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超材料梁的双阶耦合带隙调控设计与宽带减振特性

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物理学报 2024年第15期73卷 106-122页

作者：刘权兴何哲星李永强温激鸿肖勇国防科技大学智能科学学院装备综合保障技术重点实验室长沙410073

局域共振带隙和Bragg带隙可同时存在于超材料梁中,利用两种带隙之间的相互耦合效应可以实现超宽耦合带隙设计,在宽带减振领域极具应用潜力.以往研究通常考虑单振子超材料梁的单阶耦合带隙设计,因而只能实现单阶的超宽耦合带隙,无法满足... 详细信息

局域共振带隙和Bragg带隙可同时存在于超材料梁中,利用两种带隙之间的相互耦合效应可以实现超宽耦合带隙设计,在宽带减振领域极具应用潜力.以往研究通常考虑单振子超材料梁的单阶耦合带隙设计,因而只能实现单阶的超宽耦合带隙,无法满足双目标或多目标频带的宽带减振需求.为此,本文开展了双振子超材料梁的双阶耦合带隙调控设计研究,提出了一种实现双阶耦合宽带隙的设计方法,分析了所设计双阶耦合带隙相比传统单阶耦合带隙的带宽优势,并探究了双振子质量分配比对双阶耦合带隙总宽度的影响,进一步设计出最优的质量分配比,使得实现的双阶耦合带隙的总宽度最宽.此外,还采用谱元法研究了基于双阶耦合带隙设计的双振子超材料梁的减振特性,通过与有限元法进行对比,验证了谱元法的准确性,研究表明基于双阶耦合带隙设计可以实现两个宽频带范围的高效减振.

关键词：超材料梁弯曲波带隙耦合带隙宽带减振

天津某科研院所国家自然科学基金项目获资助情况分析及管理对策

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天津科技 2024年第6期51卷 8-12,15页

作者：冯莉中国医学科学院生物医学工程研究所天津300192

国家自然科学基金是支持我国基础研究的重要途径之一,也彰显着依托单位的整体科研实力。以中国医学科学院生物医学工程研究所为例,梳理2014—2023年间国家自然科学基金项目资助情况,分析可能影响项目中标率的因素,并提出管理对策和建议... 详细信息

国家自然科学基金是支持我国基础研究的重要途径之一,也彰显着依托单位的整体科研实力。以中国医学科学院生物医学工程研究所为例,梳理2014—2023年间国家自然科学基金项目资助情况,分析可能影响项目中标率的因素,并提出管理对策和建议,为进一步提升研究所承担国家项目的能力、促进学科交叉和人才培养提供依据。

关键词：国家自然科学基金科研管理资助情况对策建议

双极电化学发光-分子印迹传感器检测水环境中全氟辛烷磺酸

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高等学校化学学报 2024年第6期45卷 22-29页

作者：黄声秀刘利阳杨伟强汪庆祥倪建聪闽南师范大学化学化工与环境学院漳州363000

结合分子印迹聚合物(MIP)的特异性识别能力及双极电化学发光传感(BPECL)的高灵敏、抗干扰特点,构建了一种MIP/BPECL传感器,用于水样中全氟辛烷磺酸(PFOS)的检测.以PFOS为模板分子,邻苯二胺(o-PD)为功能单体,在双极电极的阴极端电聚合分... 详细信息

结合分子印迹聚合物(MIP)的特异性识别能力及双极电化学发光传感(BPECL)的高灵敏、抗干扰特点,构建了一种MIP/BPECL传感器,用于水样中全氟辛烷磺酸(PFOS)的检测.以PFOS为模板分子,邻苯二胺(o-PD)为功能单体,在双极电极的阴极端电聚合分子印迹聚合物以特异性识别PFOS,采用扫描电子显微镜(SEM)和循环伏安法(CV)对电极进行了表征;在双极电极的阳极端以钌联吡啶/三正丙胺[Ru(bpy)_(3)^(2+)/TPr A]为输出信号,构筑了传感与信号分离的MIP/BPECL传感体系.在最优条件下,该传感器对PFOS浓度在1~1000nmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为0.43 nmol/L(S/N=3).将该传感器应用于实际环境水样的加标回收检测,结果良好,表明所构建的MIP/BPECL传感器具有灵敏度高、特异性好及抗干扰能力强的优点.通过改变分子印迹的模板分子,有望实现该传感器在其它环境污染物检测上的应用.

关键词：全氟辛烷磺酸分子印迹双极电极电化学发光

EuBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)超导带材中掺杂相对He^(+)离子辐照缺陷演化及超导电性的影响

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物理学报 2024年第8期73卷 305-316页

作者：赵珀王建强陈梅清杨金学苏钲雄卢晨阳刘华军洪智勇高瑞西安交通大学核科学与技术学院西安710049 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031 合肥国际应用超导中心合肥230071 上海超导科技股份有限公司上海201203

为探究稀土钡铜氧化物(REBCO)第二代高温超导带材中掺杂相对离子辐照缺陷演化及超导电性的影响机理,本文采用能量为1.4 MeV的He^(+)离子对国产化未掺杂和掺杂摩尔分数3.5%BaHfO_(3)(BHO)的EuBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)带材进行三种不同剂量... 详细信息

为探究稀土钡铜氧化物(REBCO)第二代高温超导带材中掺杂相对离子辐照缺陷演化及超导电性的影响机理,本文采用能量为1.4 MeV的He^(+)离子对国产化未掺杂和掺杂摩尔分数3.5%BaHfO_(3)(BHO)的EuBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)带材进行三种不同剂量的室温辐照实验并退火.电学性能测试表明,随着辐照剂量的增加,掺杂带材的临界电流密度仍均高于未掺杂带材并且下降程度更小.透射电镜表征结果证明,超导层中通过掺杂BHO纳米相引入局域应变改变了辐照He缺陷的迁移行为,在一定范围内修复了损伤的超导结构,提高了带材载流能力的辐照耐受性.同时BHO纳米柱作为强钉扎中心使得掺杂带材临界电流密度的磁场依赖性和温度依赖性受辐照影响更小.不同于中子或重离子辐照后,通过退火可以恢复材料一定程度的超导电性,本文中大剂量He^(+)离子辐照的两种带材经氧气氛退火后,其电学性能继续恶化.相比于未掺杂带材,掺杂带材中BHO产生的局域应变在高温下抑制了辐照He缺陷在三维方向上的尺寸增长,改变了磁通钉扎特性,延缓了因氦泡长大而造成的超导层结构无序和非晶化.本研究为评估REBCO超导带材在辐照环境下的工况服役行为提供了参考依据.

关键词： REBCO超导带材辐照损伤临界电流密度微观结构表征

超临界CO_(2)池式传热流固耦合传热特性数值模拟

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物理学报 2024年第10期73卷 227-236页

作者：于博文何孝天徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

超临界类沸腾传热已有初步研究,对类气-类液界面的定义仍不统一.采用层流模型对超临界CO_(2)池式传热特性进行流固耦合数值模拟研究,d=70μm的铂丝为加热件,热流密度q_w范围为0-2000 kW/m^(2),压力P范围为8-10 MPa,加热丝附近采用多尺... 详细信息

超临界类沸腾传热已有初步研究,对类气-类液界面的定义仍不统一.采用层流模型对超临界CO_(2)池式传热特性进行流固耦合数值模拟研究,d=70μm的铂丝为加热件,热流密度q_w范围为0-2000 kW/m^(2),压力P范围为8-10 MPa,加热丝附近采用多尺度网格进行建模,模拟值与实验数据吻合较好.通过与亚临界传热类比通过计算导热占比Q_(con)/Q_(t)沿r方向变化规律,将超临界划分为3个区,当TT_(M)为类气区(vapor-like,VL),与用超临界类沸腾干度x分区规律相同;根据通过计算导热占比确定的类气膜内平均导热λ_(ave)和导热热阻R_(G)随热流密度q_(w)变化曲线可很好地解释类蒸发区换热系数h随q_(w)的变化规律.本文提出了确定超临界池式传热类气-类液界面的新方法,较好地解释了类蒸发区传热机理,为后续超临界类沸腾池式传热的发展提供了理论基础.

关键词：超临界池式传热流固耦合数值模拟

内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构的机理分析与优化设计

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物理学报 2024年第11期73卷 164-177页

作者：贾静肖勇王勋年王帅星温激鸿中国空气动力研究与发展中心气动噪声控制重点实验室绵阳621000 国防科技大学智能科学学院装备综合保障技术重点实验室长沙410073

低频噪声一直是噪声控制领域比较棘手的问题,近年来吸声超结构的蓬勃发展为低频噪声控制提供了新理念.本文提出了一种内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构,建立了其吸声特性计算的理论解析方法,并与数值计算方法对比,验证了解析方法的有效... 详细信息

低频噪声一直是噪声控制领域比较棘手的问题,近年来吸声超结构的蓬勃发展为低频噪声控制提供了新理念.本文提出了一种内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构,建立了其吸声特性计算的理论解析方法,并与数值计算方法对比,验证了解析方法的有效性.随后,从吸声曲线、简化等效模型、归一化声阻抗、声压云图与质点速度分布等多角度对吸声特性及吸声机理进行了深入分析.进一步,采用差分优化算法开展了多元胞并联耦合宽带优化设计,优化后典型超结构实现了90 mm厚度下在170—380 Hz低频段内平均吸声系数达到0.86的优异吸声效果.最后,制备了若干样件,开展吸声测试,实验结果与理论结果符合良好,验证了解析建模与优化设计方法的准确性.本文提出的内插缝Helmholtz共振腔吸声超结构具有结构简单、低频吸声性能好,且易于加工制造等特点,在低频噪声控制领域具有广阔的应用前景.

关键词：吸声超结构 Helmholtz共鸣器内插缝低频吸声

基于生产-能源协同的钢铁企业能源系统双层鲁棒优化

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1763-1777页

作者：韩中洋王志远赵珺王伟大连理工大学控制科学与工程学院大连116024 大连理工大学工业装备智能控制与优化教育部重点实验室大连116024

钢铁产品生产与煤气、蒸汽、电力等能源密切相关,因而上述多能流协作及其与生产过程的协同是钢铁企业实现节能降耗的关键.现有文献通常基于能源产消量的预测实现动态闭环优化,然而因生产频繁波动造成的预测不确定性也为后续运行优化工... 详细信息

钢铁产品生产与煤气、蒸汽、电力等能源密切相关,因而上述多能流协作及其与生产过程的协同是钢铁企业实现节能降耗的关键.现有文献通常基于能源产消量的预测实现动态闭环优化,然而因生产频繁波动造成的预测不确定性也为后续运行优化工作带来挑战.本文提出一种基于生产-能源协同的钢铁企业能源系统双层优化方法.该方法首先考虑分时电价建立上层热轧生产计划排产优化模型;进而以运行成本最低为目标、联合热电联产(combined heat and power,CHP)机组等能源耦合设备可行空间等约束,建立下层能源系统运行优化模型;为应对能源产消预测结果的不确定性,本文提出一种改进的弱鲁棒优化方法进行求解,从而最终获得经济最优的能源系统运行方案.本文基于中国某钢铁企业能源系统真实数据进行实验分析,通过分别与不考虑生产协同关系、忽视预测不确定性及不计入CHP机组可行空间等其他求解方法的对比,说明了协同优化对能源系统运行带来的经济性提升和自身鲁棒性优势.

关键词：钢铁企业能源系统协同优化鲁棒优化

Ge_(20)Se_(80-x)Te_(x)玻璃网络结构演变及理论带隙-玻璃性能评价

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物理学报 2024年第14期73卷 185-192页

作者：夏克伦管永年顾杰荣贾光仵苗苗沈祥刘自军宁波海洋研究院宁波315832 宁波大学全省先进光功能材料及器件重点实验室宁波315211

开发特殊性能红外材料是目前提升红外光学系统性能的关键,硫系玻璃作为组分-性能可调的红外材料无疑成为了热门选项.Se基与Te基玻璃涵盖中波、长波红外窗口,是最典型的红外器件应用材料之一,通过对Ge_(20)Se_(80–x)Te_(x)玻璃体系的结... 详细信息

开发特殊性能红外材料是目前提升红外光学系统性能的关键,硫系玻璃作为组分-性能可调的红外材料无疑成为了热门选项.Se基与Te基玻璃涵盖中波、长波红外窗口,是最典型的红外器件应用材料之一,通过对Ge_(20)Se_(80–x)Te_(x)玻璃体系的结构与性能分析,阐述了Te含量对该玻璃体系结构与性能演变的规律.随着Te含量的增大,玻璃转变温度(Tg)受网络结构及平均键能的影响先升高后降低,密度与折射率近似线性的梯度增高,阿贝数逐渐增大,而维氏硬度几乎不随Te含量的变化而变化,断裂韧性随Te含量的增大而降低.针对平均配位数无法评价两种及以上同族元素组成的玻璃体系问题,成功建立了理论带隙-玻璃性能评价体系,并对Ge_(20)Se_(80–x)Te_(x)玻璃体系的密度、折射率、阿贝数、断裂韧性等参数与理论带隙建立了函数关系,该体系可用于快速评估玻璃组分与性能.

关键词：红外材料硫系玻璃理论带隙玻璃性能

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GeV重离子束辐照LiF引起的晶体内部结构改变

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物理学报 2024年第15期73卷 147-153页

作者：陈宇鹏史路林王瑜玉程锐杨杰陈良文范伟丽董俊煜河北大学物理与科学技术学院保定071002 中国科学院近代物理研究所兰州730000 西北师范大学物理与电子工程学院兰州730070 先进能源科学与技术广东省实验室惠州516000

高能强流重离子束入射到固体物质中,沿飞行路径的离子能量沉积密度将改变宏观靶物质的温度和压强等,并可能在高压高密条件下产生新的材料缺陷.本文利用兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR引出的能量为264 MeV/u的Xe^(36+)离子束,入射到LiF... 详细信息

高能强流重离子束入射到固体物质中,沿飞行路径的离子能量沉积密度将改变宏观靶物质的温度和压强等,并可能在高压高密条件下产生新的材料缺陷.本文利用兰州重离子加速器装置HIRFL-CSR引出的能量为264 MeV/u的Xe^(36+)离子束,入射到LiF晶体靶物质中,在线测量了LiF的发射光谱,观测到沿离子路径的晶体颜色变化.通过解离方法取得了不同位置处的X射线衍射(X-ray Diffraction)与X射线光电子能谱结果,显示在Xe离子的布拉格峰区域出现了LiF_(3)(LiF+F_(2))结构相,讨论了新的结构缺陷的产生与重离子束能量沉积密度间可能的相关性.这为离子束驱动的高能量密度物理的能量沉积过程提供了一定参考.

关键词： LiF 晶体重离子束能量密度色心