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Al_(2)O_(3)掺杂无色聚酰亚胺/Ag柔性薄膜的辐射致冷性能

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硅酸盐学报 2024年第7期52卷 2175-2186页

作者：梁冬冬任杰刘欢杨映新 Atsha Ambar 孙莹王聪北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学集成电路科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学物理学院北京100191

辐射致冷柔性薄膜作为冷却电子器件的候选材料受到广泛关注。然而材料和制备工艺的限制,很难同时具备优异的辐射致冷性能和热稳定性。通过溶胶凝胶法制备了Al_(2)O_(3)掺杂无色聚酰亚胺(CPI)薄膜,不仅利用Al_(2)O_(3)声子–增强共振增... 详细信息

辐射致冷柔性薄膜作为冷却电子器件的候选材料受到广泛关注。然而材料和制备工艺的限制,很难同时具备优异的辐射致冷性能和热稳定性。通过溶胶凝胶法制备了Al_(2)O_(3)掺杂无色聚酰亚胺(CPI)薄膜,不仅利用Al_(2)O_(3)声子–增强共振增强了红外辐射,而且超细Al_(2)O_(3)纳米粒子与分子链的相互作用提高了热稳定性。结果表明:Al_(2)O_(3)掺杂CPI/Ag复合膜随着Al_(2)O_(3)含量增加,中红外发射率逐渐增加而太阳光谱反射率逐渐减小,其中5%(质量分数)Al_(2)O_(3)掺杂CPI/Ag复合膜具有高的太阳光谱(0.4~2.5μm)反射率(91.12%)和中红外(5~20μm)发射率(92.15%)。在阳光直射下,其最大冷却温度比环境温度低7.7℃,可降低铝制器件表面温度最大11.1℃。此外,该复合膜表现出优异的热稳定性(玻璃化转化温度约为328℃和热分解温度约为554℃)。该研究结果为电子器件和航天器附件的高效辐射致冷提供了有效的策略。

关键词：柔性薄膜辐射致冷热稳定性电子器件

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附着水滴光学窗口偏振成像特性研究

工程热物理学报 2024年第4期45卷 1125-1131页

作者：杨佳辰王新新朱克勇黄勇北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

偏振成像技术作为一种前沿的成像技术,在近些年来发展迅速。相比于传统的成像技术,偏振成像技术在提供二维空间光强分布的基础上,增加了偏振维度的信息,提高了成像的准确度。本文对附着水滴光学窗口模型开展偏振成像特性的研究,用蒙特... 详细信息

偏振成像技术作为一种前沿的成像技术,在近些年来发展迅速。相比于传统的成像技术,偏振成像技术在提供二维空间光强分布的基础上,增加了偏振维度的信息,提高了成像的准确度。本文对附着水滴光学窗口模型开展偏振成像特性的研究,用蒙特卡洛光线追踪法完成了数值模拟,用Stokes矢量记录偏振维的信息,分析了光源类型、水滴直径和水滴接触角对成像效果的影响规律,对提高成像质量具有重要意义。

关键词：偏振成像附着水滴光学窗口蒙特卡洛光线追踪法

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月球土物理力学特性研究的新挑战和新机遇

科学通报 2024年第4期69卷 485-488页

作者：姚仰平北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

2020年12月,我国首个月球采样探测器——“嫦娥五号”成功采集并带回地球1731 g月球样品,使得人类时隔44年再次获得月球样品,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走战略的圆满成功.2022年11月,美国“阿尔忒弥斯1号”成功发射,预示着... 详细信息

2020年12月,我国首个月球采样探测器——“嫦娥五号”成功采集并带回地球1731 g月球样品,使得人类时隔44年再次获得月球样品,标志着我国探月工程“绕、落、回”三步走战略的圆满成功.2022年11月,美国“阿尔忒弥斯1号”成功发射,预示着美国重返月球计划正式开始.2023年8月,印度“月船3号”探测器在月球南极表面成功软着陆.当今世界新一轮探月热潮正在兴起.根据《“十四五”规划纲要和2035远景目标纲要》,建立月球科研站和月球基地,实现月表原位资源开发利用是我国深空探测领域未来重点攻关的任务之一.可见,未来我国探月工程将涉及更多复杂的月表机械作业和工程建设任务,亟需准确认识月球土物理力学行为和科学预测月球土和结构物相互作用.本文结合目前月球土物理力学特性研究现状和我国未来深层次探月工程实际需要,通过查阅文献对未来月球土物理力学特性研究的重点和难点进行了一些思考和归纳.

关键词：探月工程机械作业物理力学特性三步走战略资源开发利用工程建设月球基地科学预测

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基于深度学习的微环谐振腔法诺效应调控

光子学报 2024年第5期53卷 158-168页

作者：孙鑫李文秀蒋硕杨宗麒黄馨瑶张浩黄安平肖志松北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100191 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191 北京航空航天大学物理学院北京100191 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192

在微腔耦合波导上设计空气孔阵列,结合深度学习调控微腔的法诺线型,实现对微腔传感性能的优化。建立了正向预测网络模型,在24 ms内实现从空气孔阵列结构到微腔透射谱线的预测。结合卷积神经网络与逆向设计实现了对微腔透射谱线的定向调... 详细信息

在微腔耦合波导上设计空气孔阵列,结合深度学习调控微腔的法诺线型,实现对微腔传感性能的优化。建立了正向预测网络模型,在24 ms内实现从空气孔阵列结构到微腔透射谱线的预测。结合卷积神经网络与逆向设计实现了对微腔透射谱线的定向调控,预测了不同指标下空气孔阵列的趋势,验证了空气孔阵列结构与微腔透射特性的关系。

关键词：集成光学微环谐振腔法诺效应逆向设计深度学习

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空间站高温材料科学实验系统热控设计及验证

北京航空航天大学学报 2024年第3期50卷 814-820页

作者：孙晋川康昌玺谢永齐马动涛李生华崔晓杰兰州空间技术物理研究所兰州730000 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

中国空间站高温材料科学实验系统(HTMSES)是中国新一代的可长期在轨运行的综合型多功能空间材料实验装置,其组成复杂、布局紧凑、实验温度高、部组件散热困难,使热控设计难度较大。基于液冷主动控温、辐射间接控温、结构热控一体化协同... 详细信息

中国空间站高温材料科学实验系统(HTMSES)是中国新一代的可长期在轨运行的综合型多功能空间材料实验装置,其组成复杂、布局紧凑、实验温度高、部组件散热困难,使热控设计难度较大。基于液冷主动控温、辐射间接控温、结构热控一体化协同优化设计等多种思路对热控组件进行设计,有效解决热控难题。利用有限元分析软件计算科学实验系统热设计的温度结果;然后开展加热实验对热设计方案进行验证。数据显示HTMSES在提供材料制备所需要的最严苛实验工况(1200℃)情况下,各关键部件处于友好的温度范围内,其中电机最高温度为42.2℃,编码器最高温度为40.6℃,丝杠最高温度为62.4℃,滑块最高温度为59.6℃,导轨最高温度为57.3℃,科学实验系统皮肤可触及部位最高温度为31.6℃,各温度结果均满足热控指标要求,表明设计方案合理可行,为同类型设备热设计提供了一种设计思路和参考依据。

关键词：高温材料科学实验系统热控设计液冷主动控温辐射间接控温热实验

AlO掺杂无色聚酰亚胺/Ag柔性薄膜的辐射致冷性能

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硅酸盐学报 2024年

作者：梁冬冬任杰刘欢杨映新 Atsha Ambar 孙莹王聪 1.北京航空航天大学能源与动力工程学院 2.北京航空航天大学物理学院 3.北京航空航天大学集成电路科学与工程学院北京航空航天大学能源与动力工程学院北京航空航天大学物理学院北京航空航天大学集成电路科学与工程学院

辐射致冷柔性薄膜作为冷却电子器件的候选材料受到广泛关注。然而材料和制备工艺的限制,很难同时具备优异的辐射致冷性能和热稳定性。通过溶胶凝胶法制备了Al2O3掺杂无色聚酰亚胺（CPI）薄膜,不仅利用Al2O3声子-增强共振增强了红外辐射... 详细信息

辐射致冷柔性薄膜作为冷却电子器件的候选材料受到广泛关注。然而材料和制备工艺的限制,很难同时具备优异的辐射致冷性能和热稳定性。通过溶胶凝胶法制备了Al2O3掺杂无色聚酰亚胺（CPI）薄膜,不仅利用Al2O3声子-增强共振增强了红外辐射,而且超细Al2O3纳米粒子与分子链的相互作用提高了热稳定性。结果表明:Al2O3掺杂CPI/Ag复合膜随着Al2O3含量增加,中红外发射率逐渐增加而太阳光谱反射率逐渐减小,其中5%（质量分数）Al2O3掺杂CPI/Ag复合膜具有高的太阳光谱（0.4～2.5μm）反射率（91.12%）和中红外（5～0μm）发射率（92.15%）。在阳光直射下,其最大冷却温度比环境温度低7.7℃,可降低铝制器件表面温度最大11.1℃。此外,该复合膜表现出优异的热稳定性（玻璃化转化温度约为328℃和热分解温度约为554℃）。该研究结果为电子器件和航天器附件的高效辐射致冷提供了有效的策略。

关键词：柔性薄膜辐射致冷热稳定性电子器件

考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计

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航空学报 2024年第15期45卷 273-293页

作者：武天才王宏伦任斌刘一恒吴星雨严国乘北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学沈元学院北京100191 北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100191

针对再入过程中的禁飞区规避和拦截弹躲避问题,提出一种考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计方法。首先,在纵向制导中,为了提升飞行器的制导性能,基于制导控制一体化设计思想,采用包含姿态容错控制系统的飞行器... 详细信息

针对再入过程中的禁飞区规避和拦截弹躲避问题,提出一种考虑规避与突防的高超声速飞行器智能容错制导控制一体化设计方法。首先,在纵向制导中,为了提升飞行器的制导性能,基于制导控制一体化设计思想,采用包含姿态容错控制系统的飞行器六自由度模型进行待飞航程的预测;针对随之产生的计算耗时问题,进一步采用深度网络进行预测环节的拟合,以提升算法的实时性;接着,在侧向制导中,为了解决禁飞区规避和拦截弹躲避问题,引入扰动流体动态系统(IFDS)算法进行考虑威胁因素的飞行器期望航向角计算,并结合航向角误差走廊和倾侧角翻转逻辑进行侧向制导指令的求取,使飞行器具备规避与突防能力;然后,考虑到飞行环境的复杂性、飞行器再入段机动能力的差异性和姿态容错控制系统动态特性对制导性能的影响,结合深度强化学习算法进行智能体训练,使其可根据飞行器实时状态进行扰动流体动态系统算法参数的在线决策,提升所提方法的有效性和适应能力。最后,由半物理对比仿真和蒙特卡罗仿真结果可知,所提方法具有较强的规避、突防与制导性能。

关键词：高超声速飞行器制导控制一体化规避突防深度强化学习

元素掺杂对储氢容器用高强钢性能影响的第一性原理和分子动力学模拟

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物理学报 2024年第6期73卷 69-81页

作者：胡庭赫李直昊张千帆北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

高压气态储氢是当前氢能储运的重要方式,而高强钢材料则是储氢容器主要采用的材料之一.然而,其内部杂质元素和固有缺陷常导致其力学性能下降,从而降低了容器的承压能力和存储寿命.目前元素掺杂对于高强度钢力学性能的影响机制尚不完全明... 详细信息

高压气态储氢是当前氢能储运的重要方式,而高强钢材料则是储氢容器主要采用的材料之一.然而,其内部杂质元素和固有缺陷常导致其力学性能下降,从而降低了容器的承压能力和存储寿命.目前元素掺杂对于高强度钢力学性能的影响机制尚不完全明确,基于此,本文应用第一性原理计算模拟方法研究了Fe-M及Fe-C-M(M=Cr,Mn,Mo,As,Sb,Bi,Sn,Pb)体系中元素掺杂对其机械性能的影响.结果表明,Mn掺杂使得高强钢的弹性模量、体模量和剪切模量等增强,而其余元素的引入均使得高强钢的3种模量减弱,其中非过渡金属元素对3种模量的影响大于过渡金属元素.电子结构分析表明,过渡金属元素与Fe晶格有着更好的相容性.分子动力学模拟结果进一步显示H原子的注入显著地破坏了Fe多晶掺杂C,Cr,Mn元素体系的晶格有序性,而Cr元素的掺入则可以显著提升体系的位错密度.综上,本文探究了掺杂元素对单晶和多晶Fe力学性能的影响,对Fe基材料掺杂及缺陷对强度影响的机理研究具有较强的指导意义.

关键词：第一性原理分子动力学力学性能晶体缺陷

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多级中空纳米纤维二次电池电极材料

科学通报 2024年第16期69卷 2157-2173页

作者：高松伟郭威牟粤朱柯平崔志民满兴坤张千帆王女赵勇北京航空航天大学化学学院仿生智能界面科学与技术教育部重点实验室仿生能源材料与器件北京市重点实验室北京100191 北京航空航天大学物理学院北京100191 北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

多级中空纳米纤维材料具有结构可控、成分可调的优点,在二次电池电极材料领域应用广泛.在结构方面:多级中空结构可以有效缓冲电极材料在电化学反应离子嵌/脱过程中的体积变化,阻止电极材料粉碎、脱落,增加电解液和电极材料的有效接触面... 详细信息

多级中空纳米纤维材料具有结构可控、成分可调的优点,在二次电池电极材料领域应用广泛.在结构方面:多级中空结构可以有效缓冲电极材料在电化学反应离子嵌/脱过程中的体积变化,阻止电极材料粉碎、脱落,增加电解液和电极材料的有效接触面积,缩短离子/电子传输路径;在成分方面:可以实现不同特性材料的合理耦合,提升电极材料电导率,加速氧化还原反应动力学.多级中空纳米纤维结构和成分的协同增强作用在提升二次电池容量、倍率、循环性能方面效果显著.本文归纳了现阶段制备多级中空结构纳米纤维的几类方法,包括单针头静电纺丝、多流体静电纺丝和其他合成方法(模板法、水热法、自组装法等).随后,总结了不同结构、成分的纤维在二次电池(如锂、钠、钾离子电池,锂/钠-硫电池,锂金属-空气电池,超级电容器等)中的应用进展.最后,探讨了多级中空结构纳米纤维材料在电化学储能领域的应用潜力.

关键词：多级中空结构纳米纤维异质结构二次电池电极材料