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立方大腔体静高压装置中叶腊石的传压及密封性能研究

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物理学报 2024年第1期73卷 322-329页

作者：田毅杜明浩张佳威贺端威四川大学原子与分子物理研究所成都610065

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物... 详细信息

本文基于高压研究及超硬材料生产所用的静高压立方大腔体(六面顶)压机的需要,制备了源于南非叶腊石矿的两种(A和B)叶腊石粉压块,并与同工艺国产(北京门头沟)黄色叶腊石粉压块进行比较,以此建立评估叶腊石传压及密封性能的实验方法与物理判据.采用Bi,Tl,Ba等标压物质原位标定了以上3种叶腊石压腔中心位置及密封边处的压力;同时,采用银熔点法分别获得了3种叶腊石作传压密封材料时高温下腔体压力与系统加载的对应关系.结果表明,在相同加载油压下南非叶腊石B粉压块和国内叶腊石粉压块中心位置的压力差值不超过0.1 GPa,在升压和降压过程中叶腊石块中心位置与密封边位置的压力差值也更为相近.相比于南非叶蜡石A粉压块,B粉压块在高温传压和密封性能上更接近国产叶腊石粉压块.

关键词：立方大腔体静高压装置高温高压叶腊石密封性能传压效率

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高纯锗探测器制作和运输中产生的宇生放射性核素

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第1期64卷 146-154页

作者：张秋丽张鹏景明坤曾志马豪清华大学工程物理系北京100084

暗物质探测和寻找无中微子双β衰变(0υββ)等稀有事例实验是当前重要的基础前沿课题。高纯锗(HPGe)探测器具有极低本底,成为开展此类研究的重要设备。然而,探测器在制作和运输过程中会被宇宙射线活化,产生的长寿命宇生放射性核素对本... 详细信息

暗物质探测和寻找无中微子双β衰变(0υββ)等稀有事例实验是当前重要的基础前沿课题。高纯锗(HPGe)探测器具有极低本底,成为开展此类研究的重要设备。然而,探测器在制作和运输过程中会被宇宙射线活化,产生的长寿命宇生放射性核素对本底有长期贡献,会严重影响稀有事例实验的探测灵敏度。该文研究了一个新定制的高纯锗探测器在生产和运输中产生的宇生核素。该探测器在制作完成后立即运送到中国锦屏地下实验室(CJPL),而后在不同时间测量该探测器在屏蔽条件下的本底能谱。利用GEANT4 Monte Carlo程序模拟锗晶体内、外宇生核素的衰变能谱并计算了宇生核素的探测效率,最终通过能谱分析得到宇生核素的比活度,即锗晶体中^(57)Co:0.016 mBq/kg,^(58)Co:0.046 mBq/kg,^(54)Mn:0.012 mBq/kg;结构铜中^(57)Co:0.452 mBq/kg,^(58)Co:1.245 mBq/kg,^(54)Mn:0.382 mBq/kg,^(60)Co:0.389 mBq/kg。该结果有助于深入理解本底能谱的构成,同时该文计算宇生核素比活度的思路可以为使用高纯锗探测器开展稀有事例探测的宇生本底评估提供参考。

关键词：高纯锗(HPGe)探测器宇生放射性核素比活度

利用冷冻电镜研究蛋白质机器的非平衡统计物理

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物理学报 2024年第13期73卷 1-8页

作者：杨添欧阳颀北京大学物理学院北京100871 北京大学定量生物学中心北京100871

对蛋白质机器的完整描述应包括其微观结构、热力学和动力学性质与工作机制.最近兴起的冷冻电镜技术为蛋白质热力学与动力学的研究提供了全新的机遇.目前已经有一些工作不仅利用冷冻电镜技术解析蛋白质的高分辨率结构,还结合数据处理方... 详细信息

对蛋白质机器的完整描述应包括其微观结构、热力学和动力学性质与工作机制.最近兴起的冷冻电镜技术为蛋白质热力学与动力学的研究提供了全新的机遇.目前已经有一些工作不仅利用冷冻电镜技术解析蛋白质的高分辨率结构,还结合数据处理方法来分析蛋白质的构象分布并进一步推测其热力学性质.然而,利用冷冻电镜技术直接对蛋白质的动力学过程作观测与定量分析的方法还在发展的初级阶段.本文选取了一个理想的蛋白质系统,即蓝藻生物钟蛋白对冷冻电镜分析蛋白质非平衡过程的可能性进行探索.基于已有的实验数据,将蓝藻生物钟蛋白KaiC的平衡态统计物理模型推广至非平衡态,对KaiC蛋白处于非平衡态时的动力学特征进行预测.基于动力学预测结果,本文揭示了冷冻电镜技术具有分析蓝藻生物钟蛋白的非平衡过程的可能,为进一步的冷冻电镜实验提供了理论依据.

关键词：蛋白质动力学非平衡态统计物理冷冻电镜

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侵彻弹体过载信号特性与处理技术研究进展

兵工学报 2024年第9期45卷 2906-2928页

作者：陈柏翰赵生伟邹慧辉王伟光戴湘晖王可慧清华大学工程物理系北京100084 西北核技术研究所陕西西安710024

侵彻弹体过载信号是反映侵彻物理过程的关键信号,可分为刚体减速度、弹体结构响应、连接结构响应和传感器噪声4种成分。介绍了4种成分的来源和各自特点,讨论了弹体结构响应和传感器相关信号各自的建模和评估方法。整理了针对过载信号进... 详细信息

侵彻弹体过载信号是反映侵彻物理过程的关键信号,可分为刚体减速度、弹体结构响应、连接结构响应和传感器噪声4种成分。介绍了4种成分的来源和各自特点,讨论了弹体结构响应和传感器相关信号各自的建模和评估方法。整理了针对过载信号进行分析处理的若干方法,比较了各种方法的精确性、自适应性、实时性和适用范围。对于过载信号处理实时性需求、重构手段、刚体减速度在复杂侵彻环境下的形式以及高速侵彻对过载信号分析处理带来的挑战展开了讨论。针对侵彻弹体过载信号研究现状,总结了存在的问题以及未来可能的研究方向。

关键词：硬目标侵彻过载信号侵彻过载弹引系统弹体结构响应

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入口压强对离心式压缩机性能影响的数值研究

清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1666-1676页

作者：黄东洋周文必姜东君潘建雄清华大学工程物理系北京100084

为探究入口压强小于1个标准大气压时对离心压缩机性能及流动结构的影响,该文以Krain离心式叶轮为研究对象,采用Spalart-Allmaras(S-A)方程湍流模型的有限体积法求解Reynolds时均Navier-Stokes(Reynolds time-averaged Navier-Stokes, RANS)方程组,得到入口体积流量恒定时入口压强400~101 325 Pa条件下离心叶轮的性能及内部流场结构。结果表明:随着入口压强减小,Krain叶轮总压比和总等熵效率先缓慢减小再急剧减小;相比于在101 325 Pa压强下,当压强为400 Pa时,Krain叶轮总压比和总等熵效率减小幅度超过10%。入口压强减小使叶轮及无叶扩压器内气体比熵增增加,其中由叶轮出口处反流、无叶扩压器轮盘侧边界层导致的比熵增显著增加。入口压强在1 333~101 325 Pa变化时,叶轮及扩压器内流场特征差异性较小,但轮盘侧边界层厚度随压强减小而增加,当入口压强减小至400 Pa时,叶轮出口处反流速度增大、区域扩大,扩压器内轮盘侧边界层厚度显著增加,使流动损失增加。故在负压压缩机初始设计阶段中采用基于正压的一维模型预测性能时,应考虑对性能进行负修正,且修正程度随入口压强减小而增加。

关键词：离心压缩机性能入口压强比熵增速度

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超致密矮星系的潮汐剥离演化序列

科学通报 2024年第4期69卷 473-475页

作者：王凯翔刘成则北京大学物理学院天文学系北京100871 北京大学科维理天文与天体物理研究所北京100871 上海交通大学物理与天文学院天文学系上海200240 上海交通大学李政道研究所上海200240

长期以来,星系(galaxy)和星团(star cluster)被认为是截然不同的两类天体.星系在暗物质晕中诞生成长,有较为复杂的恒星形成历史,是由大量恒星、气体、尘埃和暗物质等物质组成的天体系统,往往有着庞大的结构.星系的形态也多种多样,包括... 详细信息

长期以来,星系(galaxy)和星团(star cluster)被认为是截然不同的两类天体.星系在暗物质晕中诞生成长,有较为复杂的恒星形成历史,是由大量恒星、气体、尘埃和暗物质等物质组成的天体系统,往往有着庞大的结构.星系的形态也多种多样,包括椭圆星系、旋涡星系、不规则星系等.多个星系通常以星系群和星系团的形式存在,形成宇宙中大尺度结构的同时,也互相影响着各自的演化轨迹.

关键词：大尺度结构旋涡星系不规则星系椭圆星系恒星形成星系群星系团暗物质

基于第一性原理的bcc-Fe/FeCrO界面稳定性研究

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原子能科学技术 2024年

作者：杨誉张艳革李祥艳许依春吴学邦刘长松中国科学技术大学中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所

针对反应堆结构材料铁素体/马氏体钢氧化腐蚀问题，本文采用第一性原理计算方法，研究了辐照环境下bcc-Fe与FeCr2O4的界面稳定性。基于优化后的Fe（001）表面的3种高对称性位点（桥位、空心位和顶位）和FeCr2O4（001）表面的Fe终止面（... 详细信息

针对反应堆结构材料铁素体/马氏体钢氧化腐蚀问题，本文采用第一性原理计算方法，研究了辐照环境下bcc-Fe与FeCr2O4的界面稳定性。基于优化后的Fe（001）表面的3种高对称性位点（桥位、空心位和顶位）和FeCr2O4（001）表面的Fe终止面（FeT）与CrO终止面（CrOT），构建了6种不同构型的bcc-Fe/FeCr2O4界面模型（FeT-桥位、FeT-空心位、FeT-顶位、CrOT-桥位、CrOT-空心位和CrOT-顶位），并通过界面能和黏附功评价界面稳定性。结果表明，CrOT-空心位界面具有最低的界面能和最大的黏附功，是最稳定的界面构型。基于最稳定模型，考察了界面区域空位形成能和空位对界面黏附功的影响。研究结果表明，Fe空位更容易形成且分布在bcc-Fe/FeCr2O4界面的Fe侧第1层，与实验观测到内氧化区域空隙一致。同时，有空位的界面的最小黏附功降低，且断裂面由bcc-Fe/FeCr2O4界面处变为FeCr2O4侧第2层。这表明辐照诱导缺陷不仅促进氧化层脱落，还改变了氧化层的脱落行为。

关键词：第一性原理铁素体/马氏体钢 bcc-Fe/FeCr O 界面黏附功

碳基无金属纳米材料用于电催化合成小分子化学品

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新型炭材料（中英文） 2024年第1期39卷 42-63页

作者：石磊李彦哲尹华杰赵慎龙国家纳米科学中心中国科学院纳米系统与多级次制造重点实验室北京100190 中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所中国科学院材料物理重点实验室安徽合肥230031

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化... 详细信息

电催化是各种以化学品形式储存可再生电力能源技术的核心。目前,贵金属基催化剂广泛应用于提高电催化转化效率。然而,成本高、稳定性差等缺点严重阻碍了其在电合成和可持续能源器件中的大规模应用。碳基无金属催化剂(CMFCs)在提高催化性能方面展现出巨大潜力,且受到越来越多的关注。本文概述了用于电催化合成的CMFCs的最新研究进展,并讨论了其催化机理和设计策略。此外,简要总结了电催化合成过氧化氢、氨、氯以及各种碳基和氮基化合物的研究现状,并重点阐述了CMFCs目前面临的挑战和未来前景。

关键词：电合成电催化碳基纳米材料无金属电催化剂小分子化学品

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激光辅助制备有序孔钽箔及其电容性能研究

表面技术 2024年

作者：王文波康俊李年蒲靖文孔明光王振洋中国科学技术大学中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所

目的为了改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法，对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行... 详细信息

目的为了改善商业钽箔作为钽阳极材料时比容量有限的问题。方法提出了一种利用激光刻蚀技术和电化学腐蚀相结合的工艺在商业钽箔上构筑有序孔用于提升其储电能力的方法，对处理前后钽箔的表面形貌、结构特征以及电容性能发生的变化进行了表征。结果利用15V的电压阳极氧化处理预先在钽箔表面生长一层Ta2O5，其具有的厚度更好的适应了1064nm激光的重复扫描。Ta2O5层在激光的作用下被有效去除，电子显微镜的表征结果显示钽箔表面形成有序分布的阵列型微结构，为钽箔在电化学腐蚀过程中的孔生长提供了范围，这种独特的结构也为钽箔的电化学反应提供了更丰富的活性位点。比电容量的测试结果显示，有序孔钽箔在1 mol L-1的H2SO4电解质溶液中具有247.4nFmm-2的优异面积比容量，与未处理的商业钽箔21.7nFmm-2的面积比容量相比提升了近11.4倍。结论本文通过对商业钽箔进行特殊的孔结构设计可以显著提升其作为电极时的比容量，利用激光刻蚀和电化学腐蚀的双重作用来控制钽箔上孔隙生长的有序性，有望为下一代钽电解电容器阳极材料的研究提供设计思路。

关键词：激光刻蚀技术电化学腐蚀有序孔阵列钽箔钽电容器电容性能