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水凝胶延迟水下回转体边界层自然转捩机理研究

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实验流体力学 2024年第2期38卷 1-13页

作者：刘建华张彬徐良浩张占阳潘翀张永明朱文博中国船舶科学研究中心深海技术科学太湖实验室无锡214082 天津大学机械工程学院天津300072 北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院先进飞行器与空天动力创新研究中心宁波315800 天津大学高速空气动力学研究室天津300072 北京理工大学宇航学院北京100081

水下航行体首部声纳探测能力与边界层转捩密切相关。本文开展了水凝胶超材料在延迟水下航行体边界层自然转捩方面的应用基础研究,并探究了其内在机理。在高速水洞中分别开展了刚性和水凝胶表面的SUBOFF模型总阻力系数与二维瞬时速度场... 详细信息

水下航行体首部声纳探测能力与边界层转捩密切相关。本文开展了水凝胶超材料在延迟水下航行体边界层自然转捩方面的应用基础研究,并探究了其内在机理。在高速水洞中分别开展了刚性和水凝胶表面的SUBOFF模型总阻力系数与二维瞬时速度场大视场PIV实验测试,采用多路径积分算法对SUBOFF模型周围脉动压力场进行估算;结合刚性SUBOFF模型边界层流动线性稳定性分析与PIV流场测试结果,获得刚性SUBOFF模型边界层自然转捩特性;采用“比光强”算法,对低速水洞中水凝胶表面SUBOFF模型局部形变与近壁区速度场进行频谱分析,揭示水凝胶表面流−固耦合作用机制;基于法向瞬时速度分量的连续子波变换,对边界层瞬时流场间歇性进行分析,揭示水凝胶在流−固耦合作用下延迟SUBOFF模型边界层自然转捩的机理。

关键词：水下航行体自然转捩流动稳定性转捩延迟水凝胶超材料

锡铅混合钙钛矿太阳能电池垂直组分梯度的溶剂工程调控

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无机材料学报 2023年第9期38卷 1089-1096,I0007,I0008页

作者：代晓栋张露伟钱奕成任智鑫曹焕奇印寿根天津理工大学理学院天津300384 天津理工大学材料科学与工程学院显示材料与光电器件教育部重点实验室天津市光电显示材料与器件重点实验室功能材料国家级实验教学示范中心天津300384

带隙1.1~1.4 eV的锡铅混合卤化物钙钛矿是单结太阳能电池光电转换效率(PCE)接近Shockley-Queisser(S-Q)理论效率极限值的理想材料。钙钛矿薄膜垂直方向上的化学组分梯度会通过影响能带结构影响载流子的传输和分离,因此对锡铅混合钙钛矿... 详细信息

带隙1.1~1.4 eV的锡铅混合卤化物钙钛矿是单结太阳能电池光电转换效率(PCE)接近Shockley-Queisser(S-Q)理论效率极限值的理想材料。钙钛矿薄膜垂直方向上的化学组分梯度会通过影响能带结构影响载流子的传输和分离,因此对锡铅混合钙钛矿薄膜的结晶过程进行控制十分重要。本研究发现使用不同剂量的反溶剂制备锡铅混合钙钛矿会形成不同的垂直组分梯度,并且随反溶剂用量增大薄膜表面铅含量增加。调整溶剂组分可以控制锡铅混合钙钛矿的垂直组分梯度,增大溶剂中V(DMSO):V(DMF)可以形成底部富铅而表面富锡的垂直组分梯度。当铅基前驱液溶剂中V(DMSO):V(DMF)最优化为1:2时,相比于1:4的对照组,器件在标准光照条件下的开路电压从0.725 V提高到0.769 V,短路电流密度从30.95 mA·cm^(-2)提高到31.65 mA·cm^(-2),PCE从16.22%提升到接近18%。利用SCAPS软件数值模拟进一步证明了垂直组分梯度的必要性,当钙钛矿薄膜底部富铅、顶部富锡时,载流子在空穴传输层界面区域的复合有所减少,因而电池性能得到提升。

关键词：锡铅混合钙钛矿太阳能电池垂直组分梯度溶剂工程

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延缓疏水膜润湿的原料液预处理方法研究

膜科学与技术 2024年第1期44卷 96-101页

作者：赵晓丹吕晓龙郑书云刘治宇省部共建分离膜与膜国家重点实验室环境与化工学院天津工业大学天津300387 华电水务装备(天津)有限公司天津301700 膜材料与膜应用国家重点实验室天津膜天膜科技股份有限公司天津300457

亲水化渗漏是疏水膜技术应用面临的关键性瓶颈问题之一,其产生的主要原因是水体中污染物中的表面活性物质对疏水膜的润湿作用.本文提出利用絮凝强化气-液萃取的预处理工艺以去除原液中的表面活性物质,以期减缓疏水膜的润湿进程.以十二... 详细信息

亲水化渗漏是疏水膜技术应用面临的关键性瓶颈问题之一,其产生的主要原因是水体中污染物中的表面活性物质对疏水膜的润湿作用.本文提出利用絮凝强化气-液萃取的预处理工艺以去除原液中的表面活性物质,以期减缓疏水膜的润湿进程.以十二烷基苯磺酸钠来模拟代表水体中腐殖酸等荷负电性表面活性物质,用聚偏氟乙烯中空纤维疏水膜进行减压膜蒸馏的润湿实验,探究预处理方法、预处理过程中絮凝剂的荷电性、种类以及用量对疏水膜材料亲水化渗漏的影响.结果表明:絮凝强化气-液萃取的预处理工艺可以有效去除原料液中的表面活性物质;阳离子型絮凝剂预处理效果优于阴离子型;有机絮凝剂预处理效果优于无机絮凝剂;当阳离子型聚丙烯酰胺加入量为12 mg/L时,表面活性物质十二烷基苯磺酸钠的去除率与未经絮凝预处理相比提高了17%.

关键词：膜蒸馏疏水膜润湿表面活性剂絮凝

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纳米材料在治理复合污染土壤中的应用与展望

化学试剂 2024年第7期46卷 50-58页

作者：刘煜莹魏晓贺何建荣苗欣宇欧阳少虎天津理工大学环境科学与安全工程学院天津300384 南开大学环境科学与工程学院天津300071 南开大学环境污染过程与基准教育部重点实验室天津300071 南开大学天津市城市生态环境修复与污染防治重点实验室天津300071

近年来,由于人类活动而造成的土壤污染越发严重,尤其是土壤的复合污染问题亟待解决。复合污染主要分为重金属复合污染、有机物复合污染还有重金属-有机物复合污染。目前,针对复合污染土壤的处理主要有物理方法、化学方法以及生物方法3种... 详细信息

近年来,由于人类活动而造成的土壤污染越发严重,尤其是土壤的复合污染问题亟待解决。复合污染主要分为重金属复合污染、有机物复合污染还有重金属-有机物复合污染。目前,针对复合污染土壤的处理主要有物理方法、化学方法以及生物方法3种,但都有一定的局限性。纳米材料因其具有大比表面积、强还原和吸附能力以及小粒径尺寸等优点为土壤修复提供了新的视角,并在实践中有很大的应用价值。对此综述了纳米材料在治理复合污染土壤中的应用、纳米材料应用于复合污染土壤的修复机理以及纳米材料修复复合污染土壤的影响因素,对纳米材料在复合污染土壤中的应用前景进行展望,以期为纳米材料在复合污染土壤中的安全有效应用提供科学参考。

关键词：复合污染纳米材料土壤污染土壤修复环境保护

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烧结银CTS试样断裂性能数值模拟

天津理工大学学报 2024年

作者：吴成金田新炜高丽兰谭沿松刘争天津大学化工学院天津理工大学机电工程国家级实验教学示范中心天津理工大学天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室凯尔测控试验系统(天津)有限公司

纳米银焊膏作为电力电子器件的新型封装互连材料，烧结后在实际应用工况下常表现出Ⅰ-Ⅱ混合型断裂的失效模式。为了进一步探究其失效因素的影响，本文建立烧结银紧凑拉伸剪切(compact tension and shear， CTS)试样Ⅰ-Ⅱ混合型断裂特... 详细信息

纳米银焊膏作为电力电子器件的新型封装互连材料，烧结后在实际应用工况下常表现出Ⅰ-Ⅱ混合型断裂的失效模式。为了进一步探究其失效因素的影响，本文建立烧结银紧凑拉伸剪切(compact tension and shear， CTS)试样Ⅰ-Ⅱ混合型断裂特性测试模型，并基于相互作用积分法对其I-II混合型应力强度因子K进行数值模拟分析，研究不同加载角度和初始裂纹长度对试样裂纹前缘断裂参数的影响。结果表明，KI值随加载角度和初始裂纹长度的增大而增加，KII值则恰好相反；KIII大小在裂纹前缘处与KII有着直接的影响。针对于烧结银结构试样的断裂参数，拟合出归一化K值的标准计算公式，便于研究纳米银烧结结构的I-II型复合断裂行为。

关键词：烧结银紧凑拉伸剪切试样数值模拟应力强度因子

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结合周边视觉的轻量级立体图像质量评价方法

光电子·激光 2024年

作者：王杨贾曦然隆海燕韩力英河北工业大学天津市电子材料与器件重点实验室河北工业大学电子信息工程学院

针对立体图像质量预测偏差问题，基于人眼视觉模型，提出一种结合周边视觉信息的轻量级立体图像质量评价方法。首先，构建双目感知模型获取中央凹视觉区与周边视觉区，利用对称式立体信息融合模块加强视差信息；然后，通过轻量级特征提... 详细信息

针对立体图像质量预测偏差问题，基于人眼视觉模型，提出一种结合周边视觉信息的轻量级立体图像质量评价方法。首先，构建双目感知模型获取中央凹视觉区与周边视觉区，利用对称式立体信息融合模块加强视差信息；然后，通过轻量级特征提取模块获取双目质量感知特征；最后，在全连接层实现主客观立体图像质量评价值的关系映射。引入自适应多损失策略指导模型训练，在LIVE 3D与Waterloo IVC立体图像库进行性能测试，结果表明，算法具有良好的综合性能，与人类主观质量感知保持较高的一致性。

关键词：立体图像质量评价周边视觉轻量级卷积神经网络自适应多损失

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横向光力最新研究进展(特邀)

光学学报 2024年第7期44卷 1-26页

作者：施宇智赖成兴夷伟成黄海洋冯超何涛刘爱群仇成伟王占山程鑫彬同济大学物理科学与工程学院同济大学精密光学工程技术研究所上海200092 先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 上海市数字光学前沿科学研究基地上海200092 上海市全光谱高性能光学薄膜器件及应用专业技术服务平台上海200092 香港理工大学电机与电子工程学系中国香港999077 新加坡国立大学电气与计算机工程系新加坡117583

光镊技术利用光和物质之间动量交换产生的光力对细小颗粒进行操控,具有无接触、操控尺寸小、精度高等特点,在基础物理、量子计算、生物医学等领域得到了广泛的应用。其中,横向光力(也称光横向力,OLF)是一种垂直于光的传播方向且与场强... 详细信息

光镊技术利用光和物质之间动量交换产生的光力对细小颗粒进行操控,具有无接触、操控尺寸小、精度高等特点,在基础物理、量子计算、生物医学等领域得到了广泛的应用。其中,横向光力(也称光横向力,OLF)是一种垂直于光的传播方向且与场强度梯度无关的特殊光力。近十年来,OLF的理论研究和实验探索成为了热点课题,在手性颗粒等超精密分选、光动量探测等方面有重要应用。从OLF的原理和产生条件、不同物理机制,以及在生物医学和物理化学等领域的应用等方面出发,对OLF的发展进行回顾和讨论,并对新的产生机制和更多的潜在应用与挑战进行展望。

关键词：横向光力角动量光学操控光学自旋手性颗粒

AuNP负载Co(HITP)@ZIF-67复合材料的制备及其室温下气敏特性

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微纳电子技术 2024年

作者：何华玲夏滔熊长军赵俊秀胡珂祺孙永娇王文达胡杰山西医科大学公共卫生学院煤炭环境致病与防治教育部重点实验室太原理工大学电子信息与光学工程学院纳米能源与器件实验室

采用水热法和化学还原法制备了Au纳米颗粒(NP)负载Co3(HITP)2@ZIF-67复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对所合成材料的微观形貌和晶相进行表征分析。同时,制备了基于Au NP负载Co3(HITP)2@ZIF-67复合材料的气体... 详细信息

采用水热法和化学还原法制备了Au纳米颗粒(NP)负载Co3(HITP)2@ZIF-67复合材料,利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱仪(XPS)对所合成材料的微观形貌和晶相进行表征分析。同时,制备了基于Au NP负载Co3(HITP)2@ZIF-67复合材料的气体传感器件,研究了其在室温下对H2S的气敏特性。测试结果表明,相比纯的ZIF-67气体传感器无法在室温下对H2S进行气敏检测,负载Au纳米颗粒的Co3(HITP)2@ZIF-67复合材料的气体传感器在室温下对体积分数为20 ppm (1 ppm=1×10-6)的H2S气体响应可达到2.7,响应/恢复时间分别为64 s/99 s,且具有较好的选择性、重复性和长期稳定性。

关键词：气体传感器复合材料 H S气敏检测水热法 Co (HITP)

CuO掺杂(Ba，Ca)(Ti，Sn)O陶瓷的结构与压电性能

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无机材料学报 2024年

作者：彭萍谭礼涛福建理工大学材料科学与工程学院

(Ba，Ca)(Ti，Sn)O3压电陶瓷具有优异的压电性能，在压电传感器、换能器领域表现出巨大的应用潜力。因其烧结温度非常高，通常在1450℃以上，导致其在实际应用中受到限制。为了降低烧结温度，本研究以(Ba0.95Ca0.05)(Ti0.90Sn0.10)O3(BC... 详细信息

(Ba，Ca)(Ti，Sn)O3压电陶瓷具有优异的压电性能，在压电传感器、换能器领域表现出巨大的应用潜力。因其烧结温度非常高，通常在1450℃以上，导致其在实际应用中受到限制。为了降低烧结温度，本研究以(Ba0.95Ca0.05)(Ti0.90Sn0.10)O3(BCTS)为基体，选择CuO作为烧结助剂，通过传统固相法制备得到BCTS-xCuO压电陶瓷。系统研究CuO含量对BCTS陶瓷的烧结温度、结构及介电、压电性能的影响规律。研究发现，加入CuO后，陶瓷主相为钙钛矿结构，存在少量杂相，可能是Ba2TiO4和Ba2Cu3O5.9。适量CuO掺杂能有效将陶瓷的烧结温度从1480 ℃降低至1360 ℃，提高压电陶瓷的相对致密度，增大陶瓷的平均晶粒尺寸。当x=0.03时陶瓷获得最高相对致密度(98.7%)和最大平均晶粒尺寸(22.5 μm)，同时获得最优异的电学性能：压电系数d33=573 pC/N，机电耦合系数kp=36%，相对介电常数εr=9467，介电损耗tanδ=0.021。与其他低温烧结的BaTiO3基陶瓷相比，本研究的x=0.03陶瓷组分在低温烧结下获得更高的d33，表现出优异的综合性能。本研究表明：CuO掺杂可有效降低(Ba，Ca)(Ti，Sn)O3陶瓷的烧结温度，提高压电性能，为其在压电器件领域的应用提供指导。

关键词：无铅压电陶瓷压电性能低温烧结