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弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级

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物理学报 2024年第2期73卷 49-58页

作者：解晓洁孙俊松秦吉红郭怀明北京科技大学物理系北京100083 北京科技大学理论物理研究所北京100083 北京航空航天大学物理系北京100191

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示... 详细信息

利用线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法研究了弯曲应变下六角晶格量子反铁磁体的赝朗道能级.通过线性自旋波理论,发现磁赝朗道能级出现在磁子能谱的高能端,其能级间距与能级指数的平方根成正比.线性自旋波理论和量子蒙特卡罗方法都显示,尺寸相同时随着应变强度的逐渐增加,局域磁化强度逐渐减弱,应变强度相同的条件下反铁磁序在y方向上连续减弱,因为上边界处的海森伯链解耦为孤立的垂直链,导致上边界附近的磁序被破坏.量子蒙特卡罗方法提供了更精确的反铁磁序演化:在特定应变强度下上边界处垂直关联不变,水平关联增加,从而影响磁化强度,使局域磁化在上边界处呈上翘趋势.研究结果有助于理解弯曲应变对自旋激发的影响,并可能在二维量子磁性材料实验中得以实现.

关键词：弯曲应变赝朗道能级线性自旋波理论量子蒙特卡罗方法

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基于PC老化行为的西藏大气环境严酷度预测

工程科学学报 2024年第5期46卷 863-874页

作者：吴德权覃粒谭甜甜陈星昊赵方超张达威杜翠薇西南技术工程研究所重庆400039 北京科技大学腐蚀与防护中心北京100083

通过研究聚碳酸酯(PC)在西藏自治区(西藏)10个典型大气站点自然暴露试验1年的老化行为,以色差作为指标评估西藏地区PC服役大气环境严酷度时空分布规律.采集了西藏10个典型大气站点8类环境因素数据年均值(2021年4月—2022年3月),分析了... 详细信息

通过研究聚碳酸酯(PC)在西藏自治区(西藏)10个典型大气站点自然暴露试验1年的老化行为,以色差作为指标评估西藏地区PC服役大气环境严酷度时空分布规律.采集了西藏10个典型大气站点8类环境因素数据年均值(2021年4月—2022年3月),分析了西藏地区气候环境特点及气候分布区域,为环境严酷度评价提供准确输入.通过在10个站点开展自然环境试验,研究发现PC老化过程中表观失光率、色差逐渐上升,力学性能如拉伸强度、拉伸断裂应变等波动性下降,最终选择以规律性能较好的色差作为PC老化评估指标.通过Pearson相关性研究分析,认为各类环境因素与地理信息坐标等信息之间有信息冗余,环境参量可以进一步优选.通过灰色关联度、回归分析,筛选出影响PC老化的4个敏感环境因子分别为:日照时间、海拔高度、平均相对湿度、降水时间;通过构建反向传播人工神经网络(BP-ANN)模型并优化模型参数,建立具有良好训练精度及泛化能力的“环境-材料”映射模型.不同学习精度训练结果表明,过低的学习精度将导致训练程度不够,预测精度较低;过高的学习精度将导致过拟合,使预测陷入局部最小值.输入西藏全域28个城市气象数据,输入已训练好的人工神经网络模型,预测得到西藏28个城市PC老化一年色差值.基于Griddate插值计算,得到西藏地区严酷度空间分布地图,结果显示低海拔的藏东严酷度较低,而高海拔藏西无人区及藏北高原等地区严酷度较高.

关键词：聚碳酸酯西藏大气环境人工神经网络严酷度预测

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激光技术在金刚石加工中的研究及应用进展

红外与激光工程 2024年第2期53卷 36-57页

作者：叶盛赵上熳邢忠福彭志勇郑宇亭陈良贤刘金龙李成明魏俊俊北京科技大学新材料技术研究院北京100083 天津津航技术物理研究所天津300308 北京科技大学顺德创新学院广东佛山528399

激光加工是目前金刚石的主流加工方法,相较于传统的机械加工形式,激光加工精度高、效率高、普适性强,因而在金刚石切割、微孔成型、微槽道加工及平整化等方面均得到广泛应用。文中阐述了金刚石激光加工原理,介绍了不同类型激光与金刚石... 详细信息

激光加工是目前金刚石的主流加工方法,相较于传统的机械加工形式,激光加工精度高、效率高、普适性强,因而在金刚石切割、微孔成型、微槽道加工及平整化等方面均得到广泛应用。文中阐述了金刚石激光加工原理,介绍了不同类型激光与金刚石材料相互作用机制,重点总结了近几年多种激光加工金刚石模式的发展现状,分析了新型的激光加工方法的特点,探讨了现阶段激光技术在金刚石加工领域面临的问题、挑战及未来的发展趋势。

关键词：金刚石激光加工激光切割微孔成型微槽道激光平整化

金刚石/碳纳米管异质界面热导及声子热输运特性

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物理学报 2024年第13期73卷 346-355页

作者：刘子怡褚福强魏俊俊冯妍卉北京科技大学能源与环境工程学院北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力... 详细信息

碳纳米管作为新一代热界面材料,在天然材料中具有最高的热导率,有望解决金刚石半导体超高热流密度的散热问题.因此,本文提出将金刚石和碳纳米管结合,可大幅度提高器件性能及稳定性,减小封装尺寸,实现器件小型化设计.采用非平衡分子动力学方法从微观层面探究了金刚石/碳纳米管异质结构界面热特性及影响因素.研究发现碳纳米管层数增加使声子态密度峰值增大并向低频波段移动,低频声子增多更有利于界面传热,同时声子重叠能提高,声子耦合振动增强提升了界面传热效率;同时,一定范围内体系温度的升高及碳纳米管长径比的增大可以提高近界面处金刚石和碳纳米管的态密度截止频率,提升低频波段的峰值,进一步增强两侧声子的耦合振动,提高了界面热导.最后,采用正交试验模拟获得了金刚石/碳纳米管界面热导的最优值,结果远优于目前一般半导体/金属的界面热导.该工作为优化金刚石/碳纳米管异质界面的热输运提供了思路,并将有利于器件热管理和芯片材料设计.

关键词：碳纳米管金刚石界面热导分子动力学

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二次铝灰资源化研究进展

稀有金属 2024年第2期48卷 277-287页

作者：刘颖张俊杰沈汉林张深根北京科技大学新材料技术研究院北京100083 北京科技大学顺德研究生院广东佛山528399

二次铝灰是熔铝产生的熔渣经提铝后产生的,由金属铝、氧化铝、氮化铝和盐类精炼剂等组成,因具有反应性和毒性被列为HW48危险废物,其无害化处置与资源化利用是亟需解决的难题。二次铝灰具有危险性是由于存在氮化铝和盐类精炼剂,其处置技... 详细信息

二次铝灰是熔铝产生的熔渣经提铝后产生的,由金属铝、氧化铝、氮化铝和盐类精炼剂等组成,因具有反应性和毒性被列为HW48危险废物,其无害化处置与资源化利用是亟需解决的难题。二次铝灰具有危险性是由于存在氮化铝和盐类精炼剂,其处置技术分为湿法、火法和湿法-火法联合3种工艺。湿法是采用水解氮化铝回收氨气、溶解并回收盐类精炼剂,最后得到氧化铝;火法是二次铝灰经熔融或煅烧分解氮化铝和盐类精炼剂,制备建筑材料或耐火材料。综述了二次铝灰的理化特性、环境危害、资源化技术,展望了二次铝灰研发和产业化的发展方向,为二次铝灰的资源化利用提供了参考。

关键词：二次铝灰资源化利用湿法工艺火法工艺建材化

Laves-Co(HfTa)合金的相稳定性及热物性研究

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物理学报 2024年

作者：丁宁倪晓东田付阳北京科技大学应用物理研究所

本研究探讨了合金Co2(HfTa)中的稳定结构、电子性质和热力学性质。通过第一性原理计算形成能、弹性性质及声子色散关系，结果表明合金Co2(HfxTa1-x)在x≤0.75的时候基态是C36，当x > 0.75的时候基态是C14，而考虑振动熵和电子熵的贡献后... 详细信息

本研究探讨了合金Co2(HfTa)中的稳定结构、电子性质和热力学性质。通过第一性原理计算形成能、弹性性质及声子色散关系，结果表明合金Co2(HfxTa1-x)在x≤0.75的时候基态是C36，当x > 0.75的时候基态是C14，而考虑振动熵和电子熵的贡献后，Co2Hf相对稳定的结构变为C36， Co2Ta变为C14。此外，研究了随压强和温度变化的热力学性质，包括德拜温度、热容和振动熵等。通过对电子结构分析了这些合金相的稳定性。

关键词： Co (HfTa) 相稳定性热物性质第一性原理计算

中间层材料Fe和Nb对高强钛-钢复合管界面及剪切强度的影响

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金属学报 2024年第1期60卷 117-128页

作者：程磊张旭航韩盈程志诚余伟北京科技大学工程技术研究院北京100083

开发高强钛-钢复合管对于装备轻量化的研究具有重要意义。本工作采用高温挤压工艺制备以高强CrMo钢和TC11钛合金为基材的钛-钢复合管,研究了中间层材料Fe和Nb对高强钛-钢复合界面反应产物和结合强度的影响,并从界面扩散和组织演变的角... 详细信息

开发高强钛-钢复合管对于装备轻量化的研究具有重要意义。本工作采用高温挤压工艺制备以高强CrMo钢和TC11钛合金为基材的钛-钢复合管,研究了中间层材料Fe和Nb对高强钛-钢复合界面反应产物和结合强度的影响,并从界面扩散和组织演变的角度分析其断裂机制。结果表明:Fe中间层挤压态样品能够保持较高的剪切强度(185 MPa),在热处理过程中,Fe中间层析出的M_(23)C_(6)及钛基材的再结晶过程,导致界面剪切强度显著下降(70 MPa);Nb中间层920和970℃挤压态样品分别沿钢-Nb界面和Nb-钛界面断裂,这分别与钢-Nb界面处膜状NbC层的破裂和Nb-钛界面处β-Ti层的不连续特征相关,热处理后扩散修复的NbC层可使920℃挤压样品剪切强度从挤压态的131 MPa提升至170 MPa,而970℃挤压样品界面处不连续的β-Ti层以及Ti_(0.86)Al_(0.11)Nb_(0.03)析出颗粒的回溶,使其界面强度反而下降。综合界面反应和组织转变特征,明确了含2种中间层高强钛-钢复合管的微观断裂机制。

关键词：钛-钢复合管高温挤压中间层剪切强度析出

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北京先农坛建筑彩画颜料的光谱学研究

光谱学与光谱分析 2024年第4期44卷 983-990页

作者：马峻杰李岩吴福容何康王凤平北京科技大学数理学院北京100083

北京先农坛是明清时期皇家祭祀建筑的重要历史遗迹,是中华民族传统重农思想的传播载体,见证着中华文化源远流长。在自然和人为因素的长期影响下,先农坛建筑彩画出现了烟熏、剥落等多种病害,亟待保护。为了获取先农坛建筑彩画中的物质成... 详细信息

北京先农坛是明清时期皇家祭祀建筑的重要历史遗迹,是中华民族传统重农思想的传播载体,见证着中华文化源远流长。在自然和人为因素的长期影响下,先农坛建筑彩画出现了烟熏、剥落等多种病害,亟待保护。为了获取先农坛建筑彩画中的物质成分信息以支撑彩画的保护修复工作,应用便携式拉曼光谱仪、便携式X射线荧光(XRF)对先农坛具服殿中三幅具有代表性的建筑彩画进行无损分析,结合显微拉曼光谱、扫描电镜-能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)等方法对残片的分析,成功获得了绘制彩画所用颜料的主要成分。结果表明,三幅彩画的打底材料均含有碳酸钙,金龙图案表面有金箔留存。此外,在原始彩画中使用了朱砂、铅丹、铅白、氯铜矿和靛蓝等颜料;修复彩画中除上述朱砂、铅丹、铅白外,在金龙图案区域检测到了铅丹和雌黄的混用,且所用蓝色和绿色颜料分别为群青和巴黎绿,这与原始彩画中所使用的颜料不同;在重绘彩画中鉴别出多种近代合成颜料,如钛白、铬黄、苏丹红Ⅰ、酞菁绿、群青、亮红色β-萘酚等。根据颜料的使用情况结合史料记载,确定了三幅彩画的绘制时期分别为1754年、1860年以及1997年左右。由于缺乏对原始彩画中所用颜料的了解,导致后期修复的彩画所用颜料与原始彩画不同。该研究不仅有助于建筑彩画保存历史的判断,更为彩画的保护提供了可靠依据,对后续的保护和修复工作具有重要的指导意义。

关键词：北京先农坛拉曼光谱建筑彩画颜料

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不同辐照度对雄黄退化的影响

光谱学与光谱分析 2024年第2期44卷 325-330页

作者：吴福容李岩马峻杰王宇航王凤平北京科技大学数理学院北京100083

光照对材料的影响是不可避免的,也是不可逆的,而且光照的损害具有积累作用。国际博物馆学会根据材料的光化学稳定性,将材料划分为:不敏感、低敏感、较敏感和极敏感。不同光敏感性材料对光照的承受能力是不同的,因此研究光照对颜料的影... 详细信息

光照对材料的影响是不可避免的,也是不可逆的,而且光照的损害具有积累作用。国际博物馆学会根据材料的光化学稳定性,将材料划分为:不敏感、低敏感、较敏感和极敏感。不同光敏感性材料对光照的承受能力是不同的,因此研究光照对颜料的影响是非常有必要的,这对文物的保护和修复有指导意义。雄黄是众所周知的光敏材料,在可见光的照射下,雄黄退化生成乌宗石(As4S5)和砒石(As_(2)O_(3)),其中乌宗石作为中间产物脱硫后生成副雄黄。光诱导雄黄退化是常见现象,但辐照条件不同,雄黄退化结果和所需时间也不同。拉曼光谱技术是一种无损检测技术,可进行定性、半定量的物质组分分析。在光诱导雄黄退化过程中,根据物质拉曼峰的位置和强度判断物质结构和成分。使用WLED灯照射雄黄,测得不同辐照度下雄黄拉曼信号完全消失的时间,得出辐照度y与雄黄退化时间x的关系为y=e^(9.057)/x^(0.861),表明辐照度越大,雄黄完全退化所需时间越短。且研究还发现雄黄经WLED辐照后的最终产物均是副雄黄和乌宗石共存,这是因为雄黄光照的退化产物副雄黄,在白色光源中含有的蓝光的辐照下,又退化成中间产物乌宗石。在古建筑内部照明中,应尽可能降低光敏颜料表面接收到的辐照度。照明光源不同,对雄黄的影响也有所不同,但该实验采用的照明光源符合目前照明情况,可以根据上述关系式,结合古建筑内部照明的辐照度对古建彩画进行定期修复。

关键词：雄黄退化时间辐照度拉曼光谱