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涡旋波超表面研究现状与应用进展

科技导报 2024年第12期42卷 107-124页

作者：司黎明陈璐璐孙厚军吕昕北京理工大学集成电路与电子学院北京100081 毫米波与太赫兹技术北京市重点实验室北京100081 北京理工大学唐山研究院唐山063000

涡旋波超表面以其独特的电磁波操控能力和轨道角动量(OAM)特性,为电磁波的精准调控和应用提供了新的自由度。阐述了涡旋波的基本理论,包括其产生的原理及携带的轨道角动量的特性。介绍了涡旋波超表面的两大类型——反射型和透射型超表面... 详细信息

涡旋波超表面以其独特的电磁波操控能力和轨道角动量(OAM)特性,为电磁波的精准调控和应用提供了新的自由度。阐述了涡旋波的基本理论,包括其产生的原理及携带的轨道角动量的特性。介绍了涡旋波超表面的两大类型——反射型和透射型超表面,总结了涡旋波测量技术,为评估涡旋波超表面的性能提供了科学有效的方法。进而介绍了涡旋波超表面在提高无线通信系统的网络空间安全、数据传输容量、雷达系统的目标探测能力以及全息成像技术的成像质量等方面的应用。对涡旋波超表面的未来发展方向进行了展望,包括高阶多模式OAM波的研究、远距离传输中波束发散问题的解决、可重构涡旋波超表面的设计、OAM隐秘信号传输以及多通道复用技术的开发等,为网络空间安全的建设提供支撑,为无线通信、雷达探测以及光学成像等领域提供更加高效、灵活的技术解决方案。

关键词：涡旋波超表面轨道角动量

石墨烯纳米片改性高模碳纤维复合材料的界面及湿热性能

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复合材料学报 2024年

作者：毛新东田艳红孙江曼张学军北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室

高模量碳纤维（HMCF）复合材料的界面性能一直是影响其应用的关键所在，对HMCF进行表面改性则是实现界面性能提高的重要途径之一。采用电泳沉积法将石墨烯纳米片（GNP）引入到HMCF表面，通过扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）对... 详细信息

高模量碳纤维（HMCF）复合材料的界面性能一直是影响其应用的关键所在，对HMCF进行表面改性则是实现界面性能提高的重要途径之一。采用电泳沉积法将石墨烯纳米片（GNP）引入到HMCF表面，通过扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）对改性前后的HMCF表面形貌、表面化学状态进行了表征，测试了改性前后HMCF增强环氧树脂复合材料的层间剪切强度（ILSS）和吸湿率。结果表明，HMCF表面电泳沉积GNP，不仅可以改善其增强环氧树脂复合材料的界面性能，同时也能降低复合材料的吸湿率。在GNP浓度为0.5 mg/mL，电泳沉积电压为10 V时，复合材料层间剪切性能提高了8.8%，达到75.6 MPa；90℃、80RH%环境下存放30天后，与未改性样品相比，其吸湿率降低了9.5%，存放60天后层间剪切性能仍保持在67.8 MPa。改性高模量碳纤维复合材料界面性能与耐湿热性能均得以提高。

关键词：高模碳纤维 GNP 电泳沉积复合材料湿热性能界面性能

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基于数据融合的两阶段损伤识别方法

振动与冲击 2024年第17期43卷 132-144页

作者：王小娟兰祥勇周宏元王利辉张健北京工业大学城市安全与灾害工程教育部重点实验室北京100124 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 江苏大学土木工程与力学学院江苏镇江212013

因无需测量环境激励、对结构损伤敏感及较强噪声鲁棒性等优点,基于互相关函数的结构损伤识别方法受到了广泛关注。当应用于大型复杂结构时,结构单元众多且测量数据有限,导致识别结果精度和计算效率严重影响。针对这一问题,提出了基于数... 详细信息

因无需测量环境激励、对结构损伤敏感及较强噪声鲁棒性等优点,基于互相关函数的结构损伤识别方法受到了广泛关注。当应用于大型复杂结构时,结构单元众多且测量数据有限,导致识别结果精度和计算效率严重影响。针对这一问题,提出了基于数据融合的两阶段损伤识别方法。首先利用多类测量数据融合进行响应重构,基于结构损伤前后多类数据间的互相关函数变化量构建了损伤指标,结合D-S证据理论定位结构损伤;继而基于多类数据间的互相关函数构建目标函数,采用粒子群-梯度算法量化结构损伤。数值模拟与试验验证结果表明,在环境激励未知的情况下,本文所提出的基于数据融合的两阶段损伤识别方法可有效提高损伤识别结果精度和计算效率,且具有很好的噪声鲁棒性。

关键词：互相关函数数据融合损伤识别响应重构 D-S证据理论

β-环糊精/聚多巴胺功能化纤维膜的制备及其对水中有机污染物的吸附

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农业环境科学学报 2024年

作者：董佳睿王翔曹雪森叶得蓉张爱英冯增国北京理工大学材料学院结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室

为解决水体系中各类有机污染物造成的环境污染问题，开发多功能水净化材料，本研究以具有独特空腔结构和络合能力的羧基化β-环糊精（cm-β-CD）为主要吸附位点，以具有黏附性且含有丰富儿茶酚基团和氨基官能团的聚多巴胺（s-PDA）作为... 详细信息

为解决水体系中各类有机污染物造成的环境污染问题，开发多功能水净化材料，本研究以具有独特空腔结构和络合能力的羧基化β-环糊精（cm-β-CD）为主要吸附位点，以具有黏附性且含有丰富儿茶酚基团和氨基官能团的聚多巴胺（s-PDA）作为中间层，通过化学键合方式将cm-β-CD固定于聚氨酯（PU）/聚偏氟乙烯（PVDF）电纺纤维表面，从而获得功能化纤维膜（PU/PVDF/s-PDA/cm-β-CD）。通过扫描电子显微镜、水接触角测试、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、热重分析等多种方法对功能化纤维膜进行表征，结果显示s-PDA及cm-β-CD组分在纤维表面的成功引入可以赋予该吸附材料多重吸附位点，从而实现对水中不同荷电性有机污染物的高效吸附。同时功能化纤维膜的拉伸强度可达14.90 MPa、断裂伸长率可达100.50%，具有优异的柔韧性，使用过程中便于从水体系中分离。选用亚甲基蓝（MB）、酚酞（PHP）作为有机污染物模型进行吸附实验。PU/PVDF/s-PDA/cm-β-CD功能化纤维膜对阳离子有机污染物MB和阴离子有机污染物PHP均表现出较好的吸附能力。吸附动力学拟合结果显示对MB和PHP的吸附行为均符合准二级动力学模型，主要吸附机理分别涉及π-π共轭作用和静电相互作用以及主客体络合作用和氢键作用。本研究制备的功能化纤维膜为去除水中多种有机污染物提供了一种新的选择，拓宽了其在分离、净化和分子过滤等领域的潜在应用。

关键词：静电纺丝环糊精聚多巴胺表面功能化吸附材料

取向碳化硅晶须硅橡胶复合材料导热性及绝缘性

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复合材料学报 2024年第1期41卷 134-143页

作者：于天骄宋伟冯景涛彭修峰宋文宏哈尔滨理工大学电气与电子工程学院工程电介质及其应用教育部重点实验室哈尔滨150086 上海拜高高分子材料有限公司上海201400

随着电子产品的集成密度和功率密度不断增加,优化热界面材料变的尤为重要。本文以一维碳化硅晶须(SiC_(w))为填料,硅橡胶为基体制备出导热硅橡胶复合材料,综合分析了复合材料的微观形貌、物相结构、导热性及绝缘性。首先通过共沉淀法制... 详细信息

随着电子产品的集成密度和功率密度不断增加,优化热界面材料变的尤为重要。本文以一维碳化硅晶须(SiC_(w))为填料,硅橡胶为基体制备出导热硅橡胶复合材料,综合分析了复合材料的微观形貌、物相结构、导热性及绝缘性。首先通过共沉淀法制备出Fe_(3)O_(4)对SiC_(w)包覆的改性材料,其次将包覆Fe_(3)O_(4)的SiC_(w)在液体硅橡胶基体中分散均匀,最后将其置于恒稳磁场中完成晶须取向及基体固化。结果表明:SiC_(w)晶须表面包覆一层Fe_(3)O_(4)纳米颗粒且在硅橡胶基体中呈现取向排列,制备出SiC_(w)取向结构的硅橡胶复合材料。当取向SiC_(w)含量达到10wt%时,相比于纯硅橡胶导热系数可提升72%,比未取向10wt%SiC_(w)填充的高40%。相比于纯硅橡胶体积电阻率下降两个数量级,但仍然具有良好的绝缘性。通过COMSOL对SiC_(w)随机分散与取向排列的硅橡胶复合材料进行模拟仿真,仿真结果表明,含量10wt%的SiC_(w)可使硅橡胶导热系数提升60%,体积电阻率在10^(15)Ω∙cm以上,而10wt%取向SiC_(w)可使硅橡胶导热系数提升170%,体积电阻率在10^(14)Ω∙cm以上,与实验结果的趋势相一致。

关键词：硅橡胶碳化硅晶须取向导热性绝缘性

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太阳系边际探测器自主技术需求分析

宇航学报 2024年第5期45卷 647-660页

作者：徐瑞李世震李朝玉田若冰朱哲陈建岳王帅北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工业和信息化部重点实验室北京100081 上海宇航系统工程研究所上海201109

回顾了已有的太阳系边际探测任务及其自主运行技术的初步应用情况,归纳了太阳系边际探测任务的特点。结合发展和应用历程,分析了实现太阳系边际探测器自主运行所需的关键技术,并给出了各项技术的重点研究方向,包括不确定环境下的自主任... 详细信息

回顾了已有的太阳系边际探测任务及其自主运行技术的初步应用情况,归纳了太阳系边际探测任务的特点。结合发展和应用历程,分析了实现太阳系边际探测器自主运行所需的关键技术,并给出了各项技术的重点研究方向,包括不确定环境下的自主任务规划技术、超长周期高可靠性自主健康管理技术、极远深空环境自主导航技术、核电源系统自主运行管理技术、极端热环境下的自主热控技术和超远距离下自主通信与休眠技术,能够为太阳系边际探测任务的关键技术研究和任务实施提供参考。

关键词：太阳系边际深空探测探测器自主管理自主规划自主导航

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有组织的资源配置助力实验教学中心提质升级

实验技术与管理 2024年

作者：张东姚朋君曲佳皓北京理工大学资产与实验室管理处

实验教学中心是拔尖创新领军型人才实践能力、分析能力、创新能力培养的重要阵地。为适应实验教学新趋势、新要求，该文分析了实验教学存在的问题，以及推进实验教学中心改革过程中的痛点和难点，提出以下改革措施：以教育、科技、人才... 详细信息

实验教学中心是拔尖创新领军型人才实践能力、分析能力、创新能力培养的重要阵地。为适应实验教学新趋势、新要求，该文分析了实验教学存在的问题，以及推进实验教学中心改革过程中的痛点和难点，提出以下改革措施：以教育、科技、人才“三位一体”为指导，聚焦培养拔尖创新领军型人才；以资源配置为切入点，围绕学科、专业绿色高质发展，推动触发实验教学中心改革；以投入产出为着力点，捋清改革资源需求及其效益；以绩效考核为落脚点，闭环检验资源支撑改革效果。通过有组织的资源配置助力实验教学中心提质升级，高质量支撑拔尖创新领军型人才培养。

关键词：领军型人才培养实验教学中心改革有组织的资源配置

单分子荧光原位杂交(smFISH)技术及应用

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生物化学与生物物理进展 2024年第6期51卷 1239-1255页

作者：芮涵孙正龙关淼昆明理工大学省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室昆明650500 深圳湾实验室生物影像实验室深圳518107 昆明理工大学生命科学与技术学院昆明650500

单分子荧光原位杂交(single-molecule fluorescence in situ hybridization,smFISH)技术是一种通过用偶联荧光基团的寡核苷酸探针,对固定细胞或组织中单个mRNA分子进行成像的方法。smFISH可对RNA进行定位、定量,以此对目标转录本进行实... 详细信息

单分子荧光原位杂交(single-molecule fluorescence in situ hybridization,smFISH)技术是一种通过用偶联荧光基团的寡核苷酸探针,对固定细胞或组织中单个mRNA分子进行成像的方法。smFISH可对RNA进行定位、定量,以此对目标转录本进行实时研究。sm FISH适用于细胞、组织切片等多种类型生物样本。近年来,多种基于基础smFISH的改进技术被发明,进一步促进了该技术的实际应用。smFISH良好的RNA单分子可视化能力,使得其在发育生物学、神经生物学及肿瘤生物学等基础生物学科中得到了广泛的应用。本文综述了smFISH技术基本原理、smFISH技术的局限性、smFISH衍生技术方法、smFISH在不同生物学科中的应用进展,并对smFISH技术的发展前景做出展望。

关键词：单分子荧光原位杂交寡核苷酸探针 RNA 成像

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从软物质到拓扑力学超材料

物理 2024年第10期53卷 673-682页

作者：李锋汤正马方垣周迪北京理工大学物理学院先进光电量子结构设计与测量教育部重点实验室北京100081

软物质是物理学、化学和生物学的重要研究对象。在软物质中,等静定系统恰好处在力学稳定和非稳定的边缘,展现出丰富的物理性质,普遍存在于自然界和工程领域,如颗粒物质、细胞骨架纤维和软体机器人等。等静定系统展现出独特的力学性能极... 详细信息

软物质是物理学、化学和生物学的重要研究对象。在软物质中,等静定系统恰好处在力学稳定和非稳定的边缘,展现出丰富的物理性质,普遍存在于自然界和工程领域,如颗粒物质、细胞骨架纤维和软体机器人等。等静定系统展现出独特的力学性能极化现象,一侧因力学软模而展现出柔软性,另一侧则在自应力作用下异常坚硬,这种奇特的表面性质具有拓扑稳定性,对材料内部缺陷及外部破坏不敏感,为力学材料的创新设计提供了新视角,催生了“软物质拓扑力学”这一前沿领域。文章基于软物质的基本概念,融合拓扑能带理论,聚焦于力学超材料,讨论了软物质拓扑力学的发展历程及最新研究进展。

关键词：软物质力学软模拓扑力学超材料