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能带优化和载流子调控改善SnTe的热电性能

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无机材料学报 2024年第3期39卷 306-312页

作者：陈浩樊文浩安德成陈少平太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学物理学院太原030024 太原理工大学化学学院太原030024

作为ⅣA族碲化物,SnTe具有与PbTe相同的晶体结构和相似的双价带结构,是一种非常有前途的热电材料,但高温软化和低温热电性能差等问题阻碍了其进一步推广应用。因此,提升SnTe的平均热电优值,拓宽服役区间,有重要的研究意义。能带工程和... 详细信息

作为ⅣA族碲化物,SnTe具有与PbTe相同的晶体结构和相似的双价带结构,是一种非常有前途的热电材料,但高温软化和低温热电性能差等问题阻碍了其进一步推广应用。因此,提升SnTe的平均热电优值,拓宽服役区间,有重要的研究意义。能带工程和晶格工程可同时优化功率因子和晶格热导率,提升SnTe的热电性能。本研究采用MgSe合金化策略,通过熔炼和放电等离子烧结(SPS)的方法制备了一系列Sn1-yPbyTe-x%MgSe(0.01≤y≤0.05,0≤x≤6)样品。研究发现,合金化MgSe可增大能带带隙,有效抑制本征SnTe在高温段的双极扩散,使高温Seebeck系数得到提升,同时声子散射降低了体系晶格热导率,使高温热电性能(873 K)提升了100%;掺杂Pb元素可有效调制载流子浓度抑制电子热导率,从而提升SnTe平均热电性能。其中,Sn0.96Pb0.04Te-4%MgSe样品在873 K的ZT为1.5,423~873 K的平均ZT达到0.8,得到了比文献更优异的结果。

关键词：热电材料载流子调制合金化能带工程 SnTe

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哈密顿量宇称-时间对称性的刻画

物理学报 2024年第4期73卷 27-36页

作者：张慧洁贺衎太原理工大学数学学院太原030024

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归... 详细信息

宇称-时间(PT)对称性理论描述了具有实能级的非厄密特哈密顿量,在量子物理学和量子信息科学中起着重要作用,是量子力学中活跃且重要的主题.研究者们对如何描述哈密顿量的PT对称性的问题给予了高度关注.本文基于PT对称理论和哈密顿量归一化特征函数,提出了算子F的定义.然后,在找到算子CPT和算子F的对易子和反对易子的特性后,给出了刻画了无量纲情况下哈密顿量的PT对称性的第一种方法.进一步研究发现,该方法还可以量化哈密顿量在无量纲情况下的PT对称性.此外,提出了另一种基于哈密顿量特征值实部和虚部来描述哈密顿量PT对称性的方法,该方法仅用于判断哈密顿量是否具有PT对称性.

关键词：哈密顿量 PT对称性对易子归一化特征函数

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基于Rényi-α熵的参数化纠缠度量

物理学报 2024年第4期73卷 37-46页

作者：戴伟鹏贺衎侯晋川太原理工大学数学学院太原030024

与各种非参数化纠缠度量相比,参数化纠缠度量显示了其优越性.并发纠缠被广泛用于描述量子实验中的纠缠.作为一种纠缠度量,它与特定Rényi-α熵有关.本文提出了一种基于Rényi-α熵的参数化两体纠缠度量,命名为α-对数并发纠缠.与现有的... 详细信息

与各种非参数化纠缠度量相比,参数化纠缠度量显示了其优越性.并发纠缠被广泛用于描述量子实验中的纠缠.作为一种纠缠度量,它与特定Rényi-α熵有关.本文提出了一种基于Rényi-α熵的参数化两体纠缠度量,命名为α-对数并发纠缠.与现有的参数化度量不同,首先定义了纯态的度量,然后推广到混合态.进一步验证了α-对数并发纠缠满足纠缠度量3个条件.展示了对纯态的度量是容易计算的,然而对于混合态,解析计算只适用于特殊的双量子位态或特殊的高维混合态.因此,本文致力于建立一般两体态α-对数并发纠缠的一个下界.令人惊讶的是,这个下界是这个混合态的正部分转置判据和重排判据的函数.这表明了3种纠缠度量之间的联系.有趣的是,下界依赖于与具体态相关的熵参数.这样我们可以选择适当的参数α,使得Gα(ρ)≫0用于特定态ρ的实验纠缠检测.此外,计算了isotropic态的α-对数并发纠缠的表达式,并给出了d=2时isotropic态的解析表达式.最后,讨论了α-对数并发纠缠的的单配性.建立了两个量子比特系统中并发纠缠和α-对数并发纠缠之间的函数关系,然后得到了该函数的一些有用性质,并结合Coffman-Kundu-Wootters(CKW)不等式,建立了关于α-对数并发纠缠的单配性不等式.最终证明了单配性不等式对于α-对数并发纠缠是成立的.

关键词：参数化度量 Rényi-α熵纠缠度量并发纠缠

可见光促进惰性碳-氢键对羰基的加成反应进展

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有机化学 2024年第1期44卷 54-69页

作者：童红恩郭宏宇周荣太原理工大学化学学院太原030024

仲醇和叔醇是重要的有机化合物,其结构普遍存在于具有生物活性的天然产物和药物分子中,且可以作为上游原料制备多种高附加值化学品.在众多合成方法中,醛酮的亲核加成反应是合成此类化合物最有效的方法之一,但通常需要使用预官能化底物,... 详细信息

仲醇和叔醇是重要的有机化合物,其结构普遍存在于具有生物活性的天然产物和药物分子中,且可以作为上游原料制备多种高附加值化学品.在众多合成方法中,醛酮的亲核加成反应是合成此类化合物最有效的方法之一,但通常需要使用预官能化底物,不仅效率较低,且原子经济性不高.可见光催化的兴起,为惰性碳-氢键的活化提供了一种温和高效的方法,促进了惰性碳-氢键直接对醛酮加成反应的发展,推动仲醇和叔醇的合成进入新的阶段.根据反应机理的不同,分别对经由还原性自由基-极性交叉、自由基-自由基交叉偶联和自由基加成机制的三类可见光诱导的惰性碳-氢键对羰基的加成反应进行了综述,并对该领域的局限性和未来发展方向做出了简要分析.

关键词：仲醇叔醇可见光催化还原性自由基-极性交叉自由基-自由基交叉偶联自由基加成

基于分子间电荷转移效应的P3HT∶Y6基可近红外响应有机光电倍增探测器

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光学学报 2024年第4期44卷 90-98页

作者：胡依凡滑羽璐冀婷石林林崔艳霞李国辉太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024

通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性... 详细信息

通过在成本较低的活性层P3HT中引入少量在近红外波段有吸光能力的有机受体Y6制成倍增器件,Y6与P3HT发生分子间电荷转移,使得器件的响应波段拓展至1310 nm,在目前所报道的近红外倍增型有机光电探测器中具有明显优势。在空穴传输层与活性层之间引入原子级厚度的Al_(2)O_(3),极大降低了器件的暗电流,将器件由只能反向偏压响应改善到能够正反双向偏压响应。Al_(2)O_(3)修饰后器件在860 nm处的外量子效率为800%,比探测率为5.6×10^(11)Jones;1310 nm处器件的外量子效率为80.4%,比探测率为5.13×10^(10)Jones。

关键词：探测器分子间电荷转移近红外波段有机光电倍增探测器双向偏压界面修饰

基于阳极键合玻璃与铜的钎焊连接机理研究及其力学性能分析

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机械工程学报 2024年第2期60卷 140-149页

作者：贾旭胡利方李子昊郑植刘伟张鹏太原理工大学材料科学与工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

以铝箔作为中间层,采用Sn-9Zn-3Bi钎料通过阳极键合及钎焊工艺成功地实现了玻璃与铜片的连接。利用扫描电镜观察了玻璃-铝-钎料-铜接头的微观组织,分别讨论了钎焊温度和钎焊时间对连接过程的影响以及钎料和铝、铜的界面反应演化机制。... 详细信息

以铝箔作为中间层,采用Sn-9Zn-3Bi钎料通过阳极键合及钎焊工艺成功地实现了玻璃与铜片的连接。利用扫描电镜观察了玻璃-铝-钎料-铜接头的微观组织,分别讨论了钎焊温度和钎焊时间对连接过程的影响以及钎料和铝、铜的界面反应演化机制。研究发现玻璃-铝-钎料-铜的连接界面良好,玻璃表面阳极键合的铝箔随钎焊时间的增加逐渐被消耗,当钎焊温度为240℃,钎焊时间为15 min时铝箔消耗完毕。钎料与铜在240℃钎焊温度下随钎焊时间的延长依次出现Cu_(5)Zn_(8)和CuZn_(5)金属间化合物层,且随钎焊时间的延长Cu_(5)Zn_(8)金属间化合物层厚度逐渐增加,CuZn_(5)金属间化合物层由锯齿状逐渐变平缓。研究发现随钎焊温度升高,铝箔同样被逐渐消耗,界面处生成的金属间化合物层厚度也逐渐增加,且CuZn_(5)金属间化合物层锯齿状更加明显。通过剪切试验发现玻璃-铜接头的剪切强度随钎焊时间的延长呈先增加后降低的趋势,在钎焊时间为10min时剪切强度具有最大值20.29 MPa,断裂发生在玻璃基体内部,说明玻璃与铜实现了可靠连接。

关键词：阳极键合钎焊玻璃铝铜

碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板制备工艺及其弯曲性能

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复合材料学报 2024年第2期41卷 1047-1057页

作者：马威管海陆张晓琼王涛太原理工大学机械与运载工程学院太原030024 太原理工大学先进成形与智能装备研究院太原030024

不锈钢极薄带这一新型精密带材具有质量轻(厚度仅为0.01~0.1 mm)、强度高、易成型、耐腐蚀等诸多优点,是一种极具应用前景的轻质高强材料。为了探讨不锈钢极薄带作为纤维金属层板组分材料的可行性及评估其力学性能优劣,通过对比6种不同... 详细信息

不锈钢极薄带这一新型精密带材具有质量轻(厚度仅为0.01~0.1 mm)、强度高、易成型、耐腐蚀等诸多优点,是一种极具应用前景的轻质高强材料。为了探讨不锈钢极薄带作为纤维金属层板组分材料的可行性及评估其力学性能优劣,通过对比6种不同的不锈钢极薄带表面处理工艺,探明了6种工艺中机械打磨+丙酮清洗+10wt%氢氧化钠溶液腐蚀+1wt%偶联剂是不锈钢极薄带与碳纤维预浸料复合的最优表面处理工艺,其单搭接拉伸剪切强度值为21.3 MPa。基于该工艺,采用T700碳纤维单向预浸料、T300编织布预浸料及0.1 mm厚软态、半硬态与硬态不锈钢极薄带分别制备出含不同层数与不同类型不锈钢极薄带的纤维金属层板。并通过三点弯曲实验对所制层板的弯曲性能与变形失效机制进行了系统研究。结果表明:碳纤维/不锈钢极薄带纤维金属层板弯曲失效模式主要受钢带强韧性变化影响,弯曲变形主要受钢带含量影响。

关键词：纤维金属层板不锈钢极薄带表面处理抗弯性能弯曲失效

倾斜特厚煤层区段煤柱尺寸及分区围岩控制研究

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采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 232-241页

作者：张博郝兵元任兴云太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 太原理工大学安全与应急管理工程学院山西太原030024

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范... 详细信息

为确定倾斜特厚煤层综放工作面沿空掘巷区段煤柱的合理尺寸,以孟家窑煤矿11503综放工作面沿空掘巷为工程背景,基于倾斜煤层基本顶破断之后的岩层结构,建立倾斜煤层工作面“大、小结构”力学模型,推导出适合小结构布置区域的低应力场范围表达式,并通过“尖点突变”理论分析区段煤柱发生失稳突变的充要条件。采用FLAC^(3D)模拟不同尺寸煤柱的受力及围岩变形规律。研究表明:受到煤层倾角和基本顶关键块回转挤压的影响,煤柱内部破坏形式主要为剪切破坏,破坏区域主要集中在其上部偏向采空区位置;随着煤柱宽度的增大,在沿空掘巷小范围内上覆岩层压力由实体煤承担逐渐转向由煤柱承担;结合应力场、位移场和塑性区变化情况,最终确定煤柱的合理尺寸为15 m。通过分析不同采掘阶段沿空巷道围岩应力分布和演化特征,提出适合不同阶段的围岩控制方案。结合现场工程实践表明,15 m煤柱宽度及围岩控制方案能够满足巷道稳定性要求。

关键词：区段煤柱尺寸突变理论特厚煤层分区围岩控制

混合板换热器板片结构对流道内触点分布及流动换热性能的影响

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农业工程学报 2024年第1期40卷 257-264页

作者：杨艳霞马晴婵王维太原理工大学热能工程系太原030024

混合板式换热器作为余热利用系统中高效节能设备,其换热性能对系统效率及稳定性有重要影响。该研究基于RNG k-?湍流模型,对M型和H型板式换热器流道内流动及传热过程展开数值模拟,研究板片结构对板间触点分布的影响,及雷诺数Re和板片组... 详细信息

混合板式换热器作为余热利用系统中高效节能设备,其换热性能对系统效率及稳定性有重要影响。该研究基于RNG k-?湍流模型,对M型和H型板式换热器流道内流动及传热过程展开数值模拟,研究板片结构对板间触点分布的影响,及雷诺数Re和板片组合对横向流道内流动及换热特性的影响规律。结果表明:M型板间触点呈“方格”,H型呈“菱形”,且H型流流体速度较大、温度场分布较均匀。随Re数增大,压降△P及平均努塞尔数■均增大;Re数较低时,H型的■明显提高,且△P增幅较小;而高Re数(Re=6000)时,与M型相比,H型■的增幅仅为△P的25%左右。随波纹间距s减小,触点数明显增多,△P和■均增大;s为12~16 mm较合适。研究结果为混合板式换热器的设计及优化提供理论依据。

关键词：流动换热触点分布混合板式换热器数值模拟