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第一性原理研究硼掺杂氧化石墨烯对过氧化锂氧化反应的催化机理

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物理学报 2024年第9期73卷 336-343页

作者：雷雪玲朱巨湧柯强欧阳楚英江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022

锂-氧电池由于高能量密度在后锂离子电池中脱颖而出,而放电产物过氧化锂缓慢的氧化反应降低了电池的循环性能.因此,提高过氧化锂氧化反应动能、降低充电过电位对于实现高能量密度的可逆锂-氧电池具有重要意义.本文通过第一性原理计算,... 详细信息

锂-氧电池由于高能量密度在后锂离子电池中脱颖而出,而放电产物过氧化锂缓慢的氧化反应降低了电池的循环性能.因此,提高过氧化锂氧化反应动能、降低充电过电位对于实现高能量密度的可逆锂-氧电池具有重要意义.本文通过第一性原理计算,对比研究了氧化石墨烯(GO)和硼掺杂氧化石墨烯(BGO)对过氧化锂小团簇(Li_(2)O_(2))_(2)氧化反应的催化机理.结果表明,从(Li_(2)O_(2))_(2)团簇转移到GO和BGO上的电荷分别为0.59 e和0.96 e,B掺杂提高了电荷转移.4电子反应过程表明,(Li_(2)O_(2))_(2)团簇倾向于Li-O_(2)-Li分解路径,在GO和BGO上反应的速率决定步均是第三步去锂.在平衡电位下,GO和BGO的充电过电位分别是0.76 V和0.23 V,B掺杂大大降低了锂-氧电池充电过电位.机理分析表明B与O对(Li_(2)O_(2))_(2)团簇起到了协同催化的作用.

关键词：锂-氧电池析氧反应 B掺杂氧化石墨烯第一性原理

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两栖装甲车水上运动仿真平台开发与应用研究

系统仿真学报 2024年第6期36卷 1442-1451页

作者：陈明哲宋韫峥王佩张镭河南大学物理与电子学院河南开封475004 上海电控研究所有限公司上海200092

为设计及验证两栖装甲突击车大风浪条件下的火控算法,需要开发其实时仿真平台。传统单刚体车辆动力学模型无法反映车体-炮塔-炮管间复杂的动力学耦合关系,不适合于高动态特性的火控仿真。使用twist-wrench方法建立了车辆的多刚体动力学... 详细信息

为设计及验证两栖装甲突击车大风浪条件下的火控算法,需要开发其实时仿真平台。传统单刚体车辆动力学模型无法反映车体-炮塔-炮管间复杂的动力学耦合关系,不适合于高动态特性的火控仿真。使用twist-wrench方法建立了车辆的多刚体动力学模型,根据车体与视景中生成的海浪之间的运动关系计算浮力和水动力,水动力系数则事先通过计算流体力学方法得出。以一种滑模控制器为例验证了此系统作为火控算法开发及验证平台的有效性。

关键词：两栖装甲虚拟仿真多刚体水动力学分析火控仿真

互动仪式链视角下博士生与导师的互动类型及其转化

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重庆高教研究 2024年第5期12卷 85-97页

作者：罗梦园杜静白莹河南大学教育学部开封475000 河南大学物理与电子学院开封475000

博士生与导师的互动关系是影响博士生成长的关键要素。要实现博士生培养的目标,博士生与导师之间需要建立稳定、健康、双向的互动关系。主体在场、共同焦点、情感共享、空间界限是互动仪式链建立的基本条件,其中共同关注和情感能量是互... 详细信息

博士生与导师的互动关系是影响博士生成长的关键要素。要实现博士生培养的目标,博士生与导师之间需要建立稳定、健康、双向的互动关系。主体在场、共同焦点、情感共享、空间界限是互动仪式链建立的基本条件,其中共同关注和情感能量是互动仪式链建立的核心要素。基于对16名博士生访谈资料的编码发现,互动内容和互动情感对导生互动状态具有显著影响。拟合互动仪式链建构的核心要素发现,博士生与导师的互动类型有“高关注—强情感”的双边对话型、“低关注—强情感”的相顾无言型、“低关注—弱情感”的互不干涉型、“高关注—弱情感”的雇佣从属型4种。除双边对话型外,其他3种互动类型容易对博士生与导师的关系产生负面影响。互动仪式链理论视角下消极的导生互动类型的形成主要缘于博士生与导师的主体身心退场,瓦解了主体际遇情境;共同目标缺失,主体互动内容出现分歧;导生回应反馈不足,导致情感共享失衡;导生互动时空缺失,对外界限模糊。转化消极导生互动类型的举措包括:创新多元互动方式,促进导生身心回归;促进主体对话交融,激发导生情感能量;达成共享目标愿景,实现导生互动双赢;共建良性师门文化,打造群体记忆符号。

关键词：导生互动互动仪式链理论导学关系博士生教育

基于阵列波导光栅的IGBT功率模块结温监测

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电工技术学报 2024年

作者：高礼玉栾洪洲李天琦黄欣欣张锦龙河南大学物理与电子学院中电普瑞电力工程有限公司

高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件，而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因，因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正... 详细信息

高压、大功率型绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是柔性直流输电网实现电能转换的核心组件，而高温是导致工程中IGBT模块的实际运行寿命远低于设计指标的最主要原因，因此实时监测IGBT模块内部温度是提高IGBT模块寿命、保证电网柔性直流输电正常运行的重要手段。该文提出一种基于阵列波导光栅(Arrayed Waveguide Grating， AWG)的IGBT温度监测系统，首先进行IGBT模块热仿真，根据仿真结果得到的IGBT模块运行时的温度分布规律来探究传感器部署位置。其次利用AWG通道的波分特性对传感器反射波长进行解调，多通道、高精度的AWG解调可以大幅度降低IGBT结温监测成本，提高系统精度，利用波导布拉格光栅传感器(WBG)反射波长与被测芯片表面之间的温度关系推导出芯片的结温信息。最后通过对照实验验证系统了可靠性。实验数据表明，该结温在线监测方法能准确获取IGBT内部芯片的动态结温，且温度动态波动幅度小于0.6%。

关键词： IGBT模块结温监测硅基布拉格波导光栅阵列波导光栅

MAPbBr_(3)@ZIF-67的制备及光电性能研究

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光散射学报 2024年第2期36卷 148-154页

作者：崔虹张华芳毛艳丽河南大学物理与电子学院河南开封475004

有机-无机杂化钙钛矿是一种重要的光电材料,广泛应用于光伏器件中,将其限域在MOFs中可以显著提高其稳定性,但是对其光电探测器性能的影响还不清楚。本文使用典型的MOFs材料ZIF-67对典型的钙钛矿材料MAPbBr_(3) 进行限域,制备了MAPbBr_(3... 详细信息

有机-无机杂化钙钛矿是一种重要的光电材料,广泛应用于光伏器件中,将其限域在MOFs中可以显著提高其稳定性,但是对其光电探测器性能的影响还不清楚。本文使用典型的MOFs材料ZIF-67对典型的钙钛矿材料MAPbBr_(3) 进行限域,制备了MAPbBr_(3) @ZIF-67复合材料,并且通过调节加入ZIF-67量,形成不同浓度的MAPbBr_(3) @ZIF-67复合钙钛矿。研究发现,加入ZIF-67,不会影响MAPbBr_(3) 的晶格结构和吸收边位置,但能够提高其结晶性。此外,由于ZIF-67在波长大于550 nm范围仍有明显的吸收,复合材料也在该波长范围展示出了显著的吸收特性。在应用到光电探测器后,器件的开关比提高了一个数量级。该研究为进一步提升器件的响应性能提供了新思路。

关键词： MAPbBr_(3) ZIF-67 Raman光谱光电探测器开关比

基于两相交开口谐振环的超材料太赫兹带阻滤波器

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光学学报 2024年第5期44卷 112-119页

作者：袁航付旺廷刘祖耀饶志明骆兴芳朱冠华吴帅克陈威江西师范大学物理与通信电子学院江西南昌330022

提出一种基于两相交开口谐振环(TI-SRR)的超材料太赫兹带阻滤波器,通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小,探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布,进而分析了滤波器的工... 详细信息

提出一种基于两相交开口谐振环(TI-SRR)的超材料太赫兹带阻滤波器,通过改变TI-SRR线宽、环间间隔和半径大小,探究各参数对滤波器透射系数的影响。研究了超材料太赫兹带阻滤波器三个谐振点处的电场和表面电流分布,进而分析了滤波器的工作机理。为了验证理论模型的计算结果,采用微纳光刻技术制备滤波器的实物样品,使用太赫兹时域光谱系统进行测试。结果表明,该滤波器有3个谐振点,谐振频率分别为0.431、0.476、0.934 THz,对应的透射系数(S21)分别为-42.518、-40.331、-14.132 dB,-10 dB阻带带宽分别为0.220 THz和0.026 THz。实测曲线整体趋势与仿真曲线保持一致,阻带特性相较良好,测试结果与仿真结果较为符合。该滤波器在新型通信设备和精密仪器领域有较高的应用价值。

关键词：超材料太赫兹带阻滤波器微纳光刻太赫兹时域光谱

初中物理实验题的类型分析、演变特征及优化策略

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课程．教材．教法 2024年第1期44卷 127-134页

作者：董慧张立昌张抗抗陕西师范大学教育学部西安710062 河南大学物理与电子学院开封475004

物理实验与学生科学探究能力的发展密切相关。物理实验题在评价与培养学生的科学素养方面具有特定价值。基于对物理实验题内涵的解析和对1993—2022年全国多省市初中物理实验题的质性分析与量化研究,发现初中物理实验题主要包括解答、... 详细信息

物理实验与学生科学探究能力的发展密切相关。物理实验题在评价与培养学生的科学素养方面具有特定价值。基于对物理实验题内涵的解析和对1993—2022年全国多省市初中物理实验题的质性分析与量化研究,发现初中物理实验题主要包括解答、操作和探究三种类型。近30年来,物理实验题的考查重心经历了从操作技能到探究能力再到创新能力的演化,其受关注程度和分值占比越来越高。未来,物理实验题的编制应遵循新课程理念,在考查内容、问题与情境设计、呈现形式等方面加以优化创新。

关键词：物理实验初中物理实验题

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FASER实验:简介与研究进展

科学通报 2024年第8期69卷 1025-1033页

作者：刘锦枫逄昊王驰艾小聪陈新胡震清华大学物理系北京100084 清华大学致理书院北京100084 郑州大学物理学院(微电子学院) 郑州450001

FASER(ForwArd Search ExpeRiment)是一个位于大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)上的前向粒子探测实验.LHC质子对撞产生的质量轻、能量高的粒子往往会沿着束流方向飞行,并逃离传统粒子探测器的覆盖区域.对这些前向粒子的探测... 详细信息

FASER(ForwArd Search ExpeRiment)是一个位于大型强子对撞机(Large Hadron Collider,LHC)上的前向粒子探测实验.LHC质子对撞产生的质量轻、能量高的粒子往往会沿着束流方向飞行,并逃离传统粒子探测器的覆盖区域.对这些前向粒子的探测和研究是传统探测器实验很好的补充.FASER探测器(包括其专门用于探测中微子的子探测器FASERν)位于ATLAS对撞点处束流切线方向下游480 m,物理目标包括可能的暗物质候选者和对撞机产生的中微子.2023年3月,FASER首次直接探测到约153个对撞机产生的高能中微子,信号显著度为16σ.随后,FASER合作组又公布了其暗光子搜寻结果,未发现显著信号,但给出了质量在17~70 MeV范围内、■在2×10^(–5)~1×10^(–4)范围内的暗光子可能性的世界最好限制.正在计划中的前向物理设施(Forward Physical Facility,FPF)或将成为未来HL-LHC时代前向物理研究的新阵地.本文将介绍FASER实验装置及其物理目标,并简要介绍FASER初步的实验结果.

关键词： FASER FASERν FPF 前向物理中微子暗光子

固态电解质Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)中Li+的迁移特性

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物理学报 2024年第13期73卷 356-366页

作者：李梅钟淑英胡军平孙宝珍徐波江西师范大学物理与通信电子学院南昌330022 南昌工程学院理学院南昌330099

Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3)(LATP)是一种颇具前景的NASICON型锂离子固态电解质.本文通过第一性原理计算研究了不同Al掺杂浓度(x=0.00,0.16,0.33,0.50)对LATP的结构特性、电学特性以及Li^(+)迁移特性的影响.结果表明,Al能够稳定掺杂进入LiTi2(PO4)3(LTP)的晶体结构当中.当Al掺杂浓度x=0.16时,Li—O键的平均键长最长,成键强度最弱,而Ti—O键强度随Al掺杂浓度变化不大.Al掺杂浓度对LATP带隙的影响不大,但Al附近的O原子聚集了更多的负电荷,形成AlO6极化中心.Li^(+)不同的迁移方式(空位迁移、间隙位迁移和协同迁移)在Al掺杂浓度不同时展现出复杂的能垒变化,Li^(+)在空位迁移中迁移势垒随Al掺杂浓度的增大而升高,而在间隙位迁移中Li^(+)的迁移势垒变化相反,由于协同迁移中涉及空位和间隙位两种位点,Li^(+)的迁移势垒表现为随Al掺杂浓度的升高先降低后升高的复杂变化.当x=0.50时,LATP具有最低的Li^(+)迁移势垒0.342 eV,这个势垒值是间隙位迁移的结果.因此,通过改变Al掺杂浓度,可改变间隙Li^(+)浓度及迁移通道结构,进而调节Li^(+)的迁移性能,提高LATP中的Li^(+)导电性能.

关键词：全固态Li^(+)电池 Al掺杂 Li_(1+x)Al_(x)Ti_(2-x)(PO_(4))_(3) Li^(+)迁移