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二维尘埃等离子体晶格波特性研究

中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：程润良郑诚锐方文一刘洲志杨恺宸周子靖杨肖易哈尔滨工业大学物理学院

尘埃等离子体作为复杂体系具有众多复杂的物理过程,为研究非线性和非平衡态物理提供了媒介.其宏观可视并且与微观过程物理同构,为研究统计力学、固体物理、量子物理提供了宏观参照.本研究通过理论和数值模拟研究了在二维复杂等离子体晶... 详细信息

尘埃等离子体作为复杂体系具有众多复杂的物理过程,为研究非线性和非平衡态物理提供了媒介.其宏观可视并且与微观过程物理同构,为研究统计力学、固体物理、量子物理提供了宏观参照.本研究通过理论和数值模拟研究了在二维复杂等离子体晶格中晶格波(声子)的传递特征.理论计算了对称和反对称纵向模态、横向模态的色散关系.通过数值模拟分析了全同颗粒以及存外部颗粒是晶格波的时域演化、空间传播特征,获得了不同偏振条件下晶格波的色散关系,并与理论形成初步的对照.本文的研究结果为二维复杂等离子体晶格中的波动行为提供了理论基础和数值支持,而且也为未来空间站在轨实验提供了科学基础.

关键词：尘埃等离子体晶格波色散关系偏振

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基于铁磁扭摆振子的磁场测量及其应用

物理学报 2025年第3期74卷 90-98页

作者：武列列任益充薛飞合肥工业大学物理学院合肥230601

得益于铁磁材料极高自旋密度、强自旋-晶格相互作用及力学系统对信号的谐振放大,铁磁-力学系统在磁场精密测量领域展现出巨大潜力.本文研究了处于均匀磁场中的铁磁体所构成的铁磁扭摆振子(ferromagnetic torsional oscillator,FMTO)的... 详细信息

得益于铁磁材料极高自旋密度、强自旋-晶格相互作用及力学系统对信号的谐振放大,铁磁-力学系统在磁场精密测量领域展现出巨大潜力.本文研究了处于均匀磁场中的铁磁体所构成的铁磁扭摆振子(ferromagnetic torsional oscillator,FMTO)的力学特性,分析了其作为磁传感器的探测性能;研究表明,FMTO磁传感器在基础噪声的影响下仍拥有超高的磁灵敏度,能够超越能量分辨率极限(energy resolution limit,ERL)2—4个量级.随后针对FMTO磁传感器在新相互作用探测领域的应用进行了探讨,研究指出FMTO磁传感器测量的新相互作用耦合常数的下限领先ERL磁传感器5个量级,并超越现有实验结果2—9个量级.

关键词：磁传感器铁磁振子精密测量新相互作用

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基于神经网络代理模型的缺口试样韧性损伤有限元模拟

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固体力学学报 2025年第01期 54-66页

作者：潘清卓凌超哈尔滨工业大学(深圳) 理学院

金属材料在外力和环境作用下，可能发生变形、断裂、腐蚀、磨损等不同形式的失效破坏，其中断裂是其中危害性和破坏性最为显著的一种.韧性断裂是金属中常见的一种断裂形式.从材料内部来看，金属的韧性断裂与微孔洞的形核、扩展和聚合的... 详细信息

金属材料在外力和环境作用下，可能发生变形、断裂、腐蚀、磨损等不同形式的失效破坏，其中断裂是其中危害性和破坏性最为显著的一种.韧性断裂是金属中常见的一种断裂形式.从材料内部来看，金属的韧性断裂与微孔洞的形核、扩展和聚合的过程有关.这个过程受应力状态、孔洞体积分数、孔洞形状及温度等众多因素的影响.目前，考虑孔洞演化的韧性损伤模型多采用球形孔洞假设，在理论模型推导中考虑非球形孔洞及其演化对材料韧性损伤过程的影响具有较大难度.此外，在试样和构件尺度上开展韧性损伤的力学分析需要解决跨尺度关联难题.针对这些问题，本文建立了含不同初始形状孔洞的弹塑性代表体元模型，通过有限元模拟系统地分析了初始孔洞形状和应力状态对代表体元应力应变响应和韧性损伤演化的影响.基于代表体元模拟数据和神经网络模型，发展了考虑初始孔洞形状影响的韧性损伤本构代理模型.在此基础上开发了基于神经网络本构模型的有限元计算程序，并分析了初始孔洞形状对带缺口试样韧性损伤过程的影响.

关键词：韧性损伤孔洞形状孔洞演化神经网络

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用于无线通信的磁纳米合金/石墨烯复合型吸波材料设计

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飞控与探测 2025年第01期 96-104页

作者：雨田曾昱霖肖晓灵周子靖李均哈尔滨工业大学物理学院

移动通信和电子设备的普及促进了社会进步。然而，随之产生的电磁污染等问题严重降低信息传递的质量，同时损害生物体的健康。磁/介电复合材料凭借良好的电磁损耗和阻抗匹配展现出优异的电磁波吸收性能，已成为人们研究的重点。采用碳... 详细信息

移动通信和电子设备的普及促进了社会进步。然而，随之产生的电磁污染等问题严重降低信息传递的质量，同时损害生物体的健康。磁/介电复合材料凭借良好的电磁损耗和阻抗匹配展现出优异的电磁波吸收性能，已成为人们研究的重点。采用碳热还原法制备出3种磁纳米合金/石墨烯复合材料。结果表明，随着烧结温度提升，石墨烯缺陷密度的增加导致介电常数降低，而FeCoNi合金因其高饱和磁化强度展现出较高的磁导率，使复合材料的阻抗匹配得到优化。因此获得最小反射损耗值为-63.8 dB,有效吸收带宽为4.24 GHz的FeCoNi/石墨烯复合型吸波材料。此外，雷达散射截面结果表明，FeCoNi/石墨烯复合材料在模拟真实环境中具有良好的电磁衰减能力，因此该吸波材料有望在复杂电磁环境中得到应用。

关键词：磁性纳米合金石墨烯电磁波吸收雷达散射截面移动通信

微量生物炭表面酸性官能团质量摩尔浓度定量分析方法

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哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 65-72页

作者：李崯雪崔邴晗尚宏儒曹永娜程泽斌于艳玲哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450000 哈尔滨工业大学化工与化学学院哈尔滨150001

表面官能团是生物炭的重要组成部分,其种类与数量对生物炭的性质、性能和应用有很大影响。现有碳材料表面官能团定量分析主要方法为Boehm滴定法,该方法耗炭量大、操作步骤多、耗时长。为此,通过构建质子消耗模型、编写Python程序、进行... 详细信息

表面官能团是生物炭的重要组成部分,其种类与数量对生物炭的性质、性能和应用有很大影响。现有碳材料表面官能团定量分析主要方法为Boehm滴定法,该方法耗炭量大、操作步骤多、耗时长。为此,通过构建质子消耗模型、编写Python程序、进行酸碱滴定实验、调试模型参数,建立一种微量生物炭表面官能团质量摩尔质量摩尔浓度定量分析方法,能够快速测量微量生物炭的表面官能团质量摩尔浓度与对应的酸解离常数p K_(a)。通过调整参数、训练模型,分析此方法适用的生物炭质量范围,发现测试样品质量为50 mg时模型的均方误差E_(MS)<0.002,迭代次数设置为20000时模型的E_(MS)<0.001,表明测量结果准确度较高。该方法测定的生物炭表面官能团总量与Boehm滴定法的相对误差在2%以内,且生物炭用量缩减95%、测量时间缩短10 h以上、实验操作步骤大幅简化,满足生物炭表面官能团定量分析微量、快速的技术需求。

关键词：生物炭表面官能团酸碱滴定定量分析方法

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射频磁控溅射法制备MoS_(2)纳米薄膜的光学性能研究

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化工新型材料 2025年第2期53卷 131-134页

作者：樊志琴邢淑涵李瑞张丽英张俊峰河南工业大学物理学院郑州450001

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底表面沉积不同厚度的MoS_(2)纳米薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光分光光谱(UV-Vis)和荧光光谱等手段对MoS_(2)薄膜结构及光谱性质进行表征。结果表明:溅射时间越长,MoS_(2)薄膜的... 详细信息

采用射频磁控溅射法在石英玻璃衬底表面沉积不同厚度的MoS_(2)纳米薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、紫外-可见光分光光谱(UV-Vis)和荧光光谱等手段对MoS_(2)薄膜结构及光谱性质进行表征。结果表明:溅射时间越长,MoS_(2)薄膜的结晶性越好。薄膜形成条状纳米结构相互交叠的表面形貌,样品表面形貌均匀致密。MoS_(2)纳米薄膜在可见光波段对短波长光源吸收较强,对长波长光源透射较强。随着溅射时间的增加,薄膜厚度增加,导致MoS_(2)纳米薄膜的吸收系数增加,透射率减小,光学带隙也逐渐减少。在MoS_(2)薄膜的发射谱中,位于675nm的A激子峰,对应的带隙为1.8eV。发射峰的强度随着MoS_(2)薄膜层数的增加而减小,发射峰的位置随着MoS_(2)薄膜层数的增加而蓝移。

关键词： MoS_(2)薄膜射频磁控溅射光学性能激子峰

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基于GIMF的空芯反谐振光纤与单模光纤低损耗熔接

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光电工程 2025年第1期52卷 2-8页

作者：马晓辉李楚晨宋超胡天豪赵中斌刘浩张维周勇方文坛陈小林黄松高伟清合肥工业大学物理学院光学工程系安徽合肥230601

本文提出了一种引入渐变折射率多模光纤作为过渡光纤的嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的低损耗熔接方法。使用渐变折射率多模光纤作为模场适配光纤,利用其自成像效应扩大单模光纤中的模场,实现了嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的模场匹配... 详细信息

本文提出了一种引入渐变折射率多模光纤作为过渡光纤的嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的低损耗熔接方法。使用渐变折射率多模光纤作为模场适配光纤,利用其自成像效应扩大单模光纤中的模场,实现了嵌套空芯反谐振光纤与单模光纤的模场匹配。实验中探究了熔接时放电时间和放电功率对熔接损耗的影响。基于优化后的熔接方案,有效保护了嵌套空芯反谐振光纤熔接端面微结构的完整性,平均熔接损耗低至0.60 dB。实验结果对提高嵌套空芯反谐振光纤与现有光纤体系的兼容性提供了参考。

关键词：空芯反谐振光纤嵌套结构模场匹配渐变折射率光纤单模光纤熔接

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纵波在层状随机孔隙介质中的衰减

地球物理学报 2025年第1期68卷 375-383页

作者：穆常青宋永佳胡恒山哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001

储层岩石常具有细密层状结构,研究弹性波在这种细密分层岩石中的衰减特性有助于更准确的获取储层信息.本文将细密分层岩石视为分层随机孔隙介质,并基于小扰动近似,在Biot理论框架下得到了纵波透射分层随机孔隙介质后有效波数的解析表达... 详细信息

储层岩石常具有细密层状结构,研究弹性波在这种细密分层岩石中的衰减特性有助于更准确的获取储层信息.本文将细密分层岩石视为分层随机孔隙介质,并基于小扰动近似,在Biot理论框架下得到了纵波透射分层随机孔隙介质后有效波数的解析表达式,利用有效波数可获得透射波的逆品质因子.本文对透射纵波的衰减特性进行了研究,分析了特征层厚、入射角、介质参数扰动变化以及介质渗透率变化对纵波衰减的影响.计算结果表明,衰减具有角度依赖性,各介质参数的扰动和渗透率变化影响纵波衰减.

关键词：层间流散射 Biot全局流衰减各向异性随机介质

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基于含晕气泡曳力模型的鼓泡床流化行为分析

哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 17-24页

作者：章凯朱垚辰李娟王帅哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

气固鼓泡流态化系统具有非平衡、非线性的多尺度特征。为研究含晕鼓泡床内复杂流动行为,利用含晕气泡多尺度曳力模型对三维鼓泡床反应器开展数值模拟,获得不同位置颗粒速度与体积分数的变化规律。对颗粒体积分数时间波动序列进行小波变... 详细信息

气固鼓泡流态化系统具有非平衡、非线性的多尺度特征。为研究含晕鼓泡床内复杂流动行为,利用含晕气泡多尺度曳力模型对三维鼓泡床反应器开展数值模拟,获得不同位置颗粒速度与体积分数的变化规律。对颗粒体积分数时间波动序列进行小波变换,分析轴向和径向位置颗粒脉动和气泡波动的变化。结果表明:基于含晕气泡的多尺度曳力模型能够较好地预测床内流动状态,床内整体呈现颗粒在中心上升而沿壁面下落的环-核流动形式;与颗粒速度波动相比,颗粒体积分数的波动频率更高且更加难以分辨;小波分析获得的颗粒相和气泡相的波动强度沿床高增加,但随着靠近壁面逐渐减弱;A类颗粒鼓泡床内气泡更强烈的破碎与聚并行为,使径向气泡分布较为均匀,能量分率径向差异较小;入口流速的增大增强了颗粒径向分布的非均匀性,且增大了颗粒相和气泡相波动信号的能量分率。

关键词：含晕气泡鼓泡流化床小波分析曳力

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