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热塑性聚酰亚胺/氧化铝三明治结构柔性电介质薄膜的设计制备及其高温介电储能性能

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物理学报 2024年第17期73卷 266-276页

作者：卓俊添林铭浩张齐艳黄双武深圳大学射频异质异构集成全国重点实验室深圳518060 深圳大学电子与信息工程学院深圳518060

介电电容器具有功率密度高、充放电速度快、损耗低及循环稳定性好等优点,在先进电子和电力系统中发挥了重要的应用.聚合物电介质凭借其高击穿强度、柔性和易加工等优点,成为高电压电容器的首选材料.然而,其较低的温度稳定性难以满足新... 详细信息

介电电容器具有功率密度高、充放电速度快、损耗低及循环稳定性好等优点,在先进电子和电力系统中发挥了重要的应用.聚合物电介质凭借其高击穿强度、柔性和易加工等优点,成为高电压电容器的首选材料.然而,其较低的温度稳定性难以满足新能源汽车和光伏发电等新兴领域对高工作温度的需求.本文利用物理气相沉积技术,在具有高玻璃化转变温度(T_(g))的热塑性聚酰亚胺(TPI)薄膜表面沉积氧化铝(Al_(2)O_(3))镀层,制备了有机/无机三明治结构的Al_(2)O_(3)/TPI/Al_(2)O_(3)电介质薄膜.研究结果显示,氧化铝镀层不仅与TPI之间具有优异的界面结合性,还提高了肖特基势垒,抑制了电极电荷的注入,从而降低了高温下的漏电流,并提高了击穿强度.制备的Al_(2)O_(3)/TPI/Al_(2)O_(3)三明治结构薄膜在高温下获得了优异的放电能量密度(Ud)和充放电效率(η).例如,在150和200℃高温下,η>90%时的Ud分别达到4.06和2.72 J/cm^(3),相比纯TPI薄膜提升了98.0%和349.4%.

关键词：介电电容器能量密度三明治结构物理气相沉积

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面向手工艺类非遗的具身体验式教育游戏研究——以“布艺虎寻踪”教育游戏为例

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现代教育技术 2024年第3期34卷 89-96页

作者：朱俊洁李亚楠孙兴清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

数字游戏已成为非物质文化遗产展示、传播的新兴方式,但当前面向手工艺类非遗的教育游戏难以在保证乐趣性、吸引力的同时实现对非遗技艺与文化的有效学习。基于此,文章设计了面向手工艺类非遗的具身体验式教育游戏模型,并基于此模型开... 详细信息

数字游戏已成为非物质文化遗产展示、传播的新兴方式,但当前面向手工艺类非遗的教育游戏难以在保证乐趣性、吸引力的同时实现对非遗技艺与文化的有效学习。基于此,文章设计了面向手工艺类非遗的具身体验式教育游戏模型,并基于此模型开发了一款手势交互的教育游戏“布艺虎寻踪”。之后,文章采用包括调查问卷、学习效果客观测试和半结构化访谈的混合研究方法,通过对照实验,验证了具身体验式教育游戏对于提升手工艺类非遗的学习效果、学习体验和学习动机具有积极作用。文章设计的具身体验式教育游戏可以提升学习者学习手工艺类非遗的效果与意愿,促进对非遗的保护与传承,并推动了游戏学习与非遗文化的融合。

关键词：非物质文化遗产教育游戏具身认知体验式学习手势交互

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Cu单原子与氧空位协同作用增强电催化CO_(2)还原中C_(2)液相产物活性

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 96-104页

作者：别泉泉尹海波王云龙苏海伟彭悦李俊华清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

铜(Cu)因具有很好的CO结合能而被认为是目前可将CO_(2)电还原为乙酸、乙醇等多碳产物的重要催化材料.虽然Cu基催化剂表现出较好的还原活性,但产物的低选择性制约了其大规模商业化应用.因此,迫切需要开发高选择性、低成本的Cu基催化剂.... 详细信息

铜(Cu)因具有很好的CO结合能而被认为是目前可将CO_(2)电还原为乙酸、乙醇等多碳产物的重要催化材料.虽然Cu基催化剂表现出较好的还原活性,但产物的低选择性制约了其大规模商业化应用.因此,迫切需要开发高选择性、低成本的Cu基催化剂.研究表明,具有分散Cu-N活性位点的Cu基单原子催化剂是理想的CO_(2)电化学还原反应(CO_(2)RR)催化剂,但仍然存在着与反应关键中间体结合能较高的难题.当前研究多聚焦在诱导单原子的电子配位环境或催化剂的载体结构缺陷,关于二者之间的协同作用研究较少.本文通过简单的水热法与氢溢流策略制备了Cu单原子负载的高氧空位UIO66催化剂.X射线光电子能谱和高角度环形暗场扫描透射电子显微镜结果表明,Cu物种以高度分散的单原子形式存在.采用X射线吸收精细结构谱和X射线光电子能谱(XPS)的N 1s能级研究了Cu原子的电子和配位结构,证明了Cu-N键的存在.此外,相较于未经过H_(2)二次处理的Cu SAs/UIO材料和未负载Cu单原子的UIO-H_(2)材料,Cu SAs/UIO-H_(2)样品在电子顺磁光谱中观察到更加明显的氧空位信号,XPS谱的O 1s能级、傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征结果均表明大量氧空位的存在,从而证明成功制备了Cu单原子负载的高氧空位UIO66催化剂(Cu SAs/UIO-H_(2)).反应测试结果表明,高氧空位掺杂UIO66耦合Cu-N位点后表现较好的CO_(2)RR性能,在-0.66 V(***)的低电位下对于C_(2)液相产物实现了58.62%的法拉第效率,高于大多数已报道的Cu基催化剂结果.其中,乙醇的法拉第效率达46.28%,是UIO66-NH_(2),Cu SAs/UIO的9.61倍和2.78倍.经过12 h的稳定性测试后,乙醇仍然能够维持46%的法拉第效率,且反应后催化剂形貌和晶体结构几乎未发生改变,表明催化剂具有较高的稳定性和实际应用前景.为进一步分析反应机理,利用原位FTIR技术检测*CHO,*OCCHO和*CH_(3)CH_(2)O等重要反应中间体的形成,从而确定CO_(2)RR产乙醇的反应路径,并通过密度泛函理论分析了溶剂化效应的影响,验证了Cu单原子与大量氧空位协同作用下易于诱导关键中间体*HCCOH的生成,提出了大量氧空位的存在降低了CO_(2)RR产乙醇的反应能垒的理念,并分析计算CO_(2)RR产乙醇和产乙烯两条路径的能垒,讨论Cu SAs/UIO-H_(2)催化剂具有高乙醇选择性的原因.综上所述,Cu基单原子与氧空位协同是提高电催化剂CO_(2)RR活性的有效策略,具有良好的应用前景.本文为在原子尺度上设计高性能Cu单原子催化剂提供了一种新思路.

关键词：铜单原子催化剂氧空位电催化 CO_(2)转换乙醇合成

集成电路废水的达标排放、资源回收和再生处理

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工业水处理 2024年第4期44卷 1-9页

作者：肖卓远黄南巫寅虎张倬玮徐雨晴吴乾元王文龙熊江磊罗嘉豪廖翔胡洪营清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室生态环境部环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 北京工业大学城镇污水深度处理与资源化利用技术国家工程实验室北京100124 清华大学深圳国际研究生院生态环境部环境微生物利用与安全控制重点实验室广东深圳518055 中国电子系统工程第二建设有限公司江苏无锡214135 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163

集成电路产业是支撑经济社会发展的战略性、先导性产业,其用水量和排水量均较高。分析了集成电路废水的水质特征,主要包括各生产环节产生的含氨、含氟、酸碱、有机、含铜和研磨废水。针对含不同物质废水,总结了废水达标排放、资源回收... 详细信息

集成电路产业是支撑经济社会发展的战略性、先导性产业,其用水量和排水量均较高。分析了集成电路废水的水质特征,主要包括各生产环节产生的含氨、含氟、酸碱、有机、含铜和研磨废水。针对含不同物质废水,总结了废水达标排放、资源回收和再生处理技术的应用现状与研究进展。在废水达标排放方面,实际工程中常采用混凝沉淀、过滤和吸附等处理含氟、含铜和研磨废水;采用活性污泥法、膜生物反应器、水解酸化和内循环厌氧反应器等处理含氨和有机废水;近年来磁混凝和高级氧化等技术也备受关注。在资源回收方面,目前主要采用超滤和电渗析等技术回收氟、铜和四甲基氢氧化铵等。废水回用方面,主要采用混凝沉降,膜生物反应器和膜过滤技术;反渗透技术是废水再生处理的核心,其目标是制备工业纯水用于集成电路制造。最后针对集成电路废水处理系统现存的问题,建议完善废水分类分质收集系统;强化去除重金属和难降解有机物,降低废水的生物毒性;使用预处理、污堵监测、膜清洗、开发新型膜材料等方法控制反渗透膜的污堵。

关键词：集成电路废水达标排放资源回收再生处理处理技术和工艺

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新型电力系统稳定器研究初探

电力系统自动化 2024年

作者：谢小荣李浩志张丹王晰清华大学电机工程与应用电子技术系新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学)

新型电力系统中“机-电-磁-控”多时间尺度相互作用会引发频率从数赫兹到数千赫兹的宽频振荡，正成为制约其发展的关键稳定性问题和重大技术挑战。文中首先回顾了针对同步机动态主导之低频振荡的电力系统稳定器技术，归纳了宽频振荡抑... 详细信息

新型电力系统中“机-电-磁-控”多时间尺度相互作用会引发频率从数赫兹到数千赫兹的宽频振荡，正成为制约其发展的关键稳定性问题和重大技术挑战。文中首先回顾了针对同步机动态主导之低频振荡的电力系统稳定器技术，归纳了宽频振荡抑制的已有方法和面临难题；然后提出了针对宽频振荡抑制的新型电力系统稳定器的基本原理，设计了“即测-即辨-即控”的控制结构；继而分析了新型电力系统稳定器的关键技术难点，展望了未来研究方向和解决问题的基本思路；最后，给出了针对双馈风电机组-串补交流系统场景而设计的新型电力系统稳定器样机及其硬件在环测试结果，表明所提出的新型电力系统稳定器概念、理论和方法具有可行性。

关键词：电力系统稳定器宽频振荡低频振荡稳定控制

青铜法NbSn导线热处理后尺寸变化分析和测量

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：黄伟灿蒋晓华柴国林李烨清华大学电机工程与应用电子技术系中国科学院深圳先进技术研究院

青铜法Nb3Sn导线热处理后的尺寸膨胀对高场强超导磁体,特别是14 T及以上的超高场强磁共振成像（MRI）磁体的设计和制作提出了挑战。针对一个14 T动物MRI磁体,为获得其中NbTi-CuNi加强型青铜法Nb3Sn导线热处理后的尺寸变化规律,该文根据N... 详细信息

青铜法Nb3Sn导线热处理后的尺寸膨胀对高场强超导磁体,特别是14 T及以上的超高场强磁共振成像（MRI）磁体的设计和制作提出了挑战。针对一个14 T动物MRI磁体,为获得其中NbTi-CuNi加强型青铜法Nb3Sn导线热处理后的尺寸变化规律,该文根据NbTi-CuNi加强型青铜法Nb3Sn导线在热处理升降温阶段的膨胀率差异计算其热处理后的长度变化率,并基于热处理过程中Nb3Sn导线相变膨胀的机理预测了其热处理后的导线横截面积变化范围。计算结果表明,热处理后Nb3Sn导线的长度变化率为0.5%,横截面积变化范围为0～4.7%。设计并制作了测量Nb3Sn单层螺线管线圈周长变化率的实验装置,测量了NbTi-CuNi加强型青铜法Nb3Sn导线绕制的单层螺线管线圈和直导线在热处理后的尺寸变化率。测量结果表明,单层线圈和直导线热处理后的长度变化率分别为0.55%和0.52%,导线的横截面积变化率分别为1.98%和2.22%。平均之后得到NbTi-CuNi加强型青铜法Nb3Sn导线热处理后的长度和横截面积的变化率,并据此讨论了14 T动物MRI磁体中Nb3Sn线圈热处理后尺寸膨胀对磁体电磁的影响。

关键词：青铜法铌三锡热处理膨胀超导磁体磁共振成像

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锂硫催化:缘起与展望

硅酸盐学报 2024年第2期52卷 428-441页

作者：江欣张辰吕伟张炳森杨全红天津大学化工学院天津300350 天津市先进碳与电化学储能重点实验室天津300350 天津大学海洋科学与技术学院天津300072 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 中国科学院金属研究所沈阳110016

锂硫电池因具有高理论能量密度(2600 W·h/kg)、低成本、环境友好等优点成为最具有应用前景的储能系统之一,但多硫化物的穿梭效应阻碍了其实用化进程。在锂硫电池中引入催化作用,被认为是加快硫转化反应动力学,抑制穿梭效应最有效的策... 详细信息

锂硫电池因具有高理论能量密度(2600 W·h/kg)、低成本、环境友好等优点成为最具有应用前景的储能系统之一,但多硫化物的穿梭效应阻碍了其实用化进程。在锂硫电池中引入催化作用,被认为是加快硫转化反应动力学,抑制穿梭效应最有效的策略之一。本文从锂硫电池化学角度出发,系统梳理了“锂硫催化”研究方向的缘起、催化机制及催化剂研究进展,提出了指导锂硫催化剂理性设计的活性描述符,最后对锂硫电池实用化进程进行了展望。

关键词：锂硫电池催化穿梭效应功能催化剂活性描述符

面向大规模海上风电基地低频交流送出的功率集线器

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电力系统自动化 2024年

作者：余宙袁智勇宋强邹常跃卢毓欣曾嵘清华大学电机工程与应用电子技术系直流输电技术全国重点实验室(中国南方电网科学研究院有限责任公司)

为了经济和高效地实现千万千瓦级海上风电基地多个低频交流送出通道的功率汇集，并与陆上直流输送线路进行有机衔接，提出了大规模海上风电功率集线器的概念及其实现方法。各海上低频交流输送通道上岸后分别接入至功率集线器的对应接口... 详细信息

为了经济和高效地实现千万千瓦级海上风电基地多个低频交流送出通道的功率汇集，并与陆上直流输送线路进行有机衔接，提出了大规模海上风电功率集线器的概念及其实现方法。各海上低频交流输送通道上岸后分别接入至功率集线器的对应接口单元。接口单元的核心是简单的柔性化二极管整流器，在保持低成本、紧凑化的前提下具有灵活可控性，将对应通道的低频交流输入变换为直流后汇集到直流母线，且各接口单元能够实现独立的黑启动和功率控制。所有输入通道的功率在集线器的直流母线汇集后，可以连接后续陆上直流线路输送至负荷中心。文中提出了海上风电功率集线器的拓扑、基本设计方法和控制策略。与现有海上风电低频交流输电方案的比较表明，所提功率集线器方案具有更优的经济性、可靠性以及紧凑化水平。通过仿真结果验证了所提出的海上风电功率集线器的有效性。

关键词：海上风电低频交流输电功率集线器多海上通道汇集陆上直流再输送柔性化二极管整流器

基于故障传播模型的硬件安全性与可靠性验证方法

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西北工业大学学报 2024年第1期42卷 92-97页

作者：张茜歌朱嘉诚马俊沈利香周佳慧慕德俊北京智芯微电子科技有限公司北京100000 西北工业大学深圳研究院广东深圳518057

大规模集成电路正面临着诸如设计脆弱性、侧信道、硬件木马等安全漏洞的威胁。传统的功能测试验证方法无法遍历所有的输入空间,同样无法检测侧信道安全漏洞。现有的形式化验证方法关注硬件设计的等价性和功能的正确性,难以满足安全性和... 详细信息

大规模集成电路正面临着诸如设计脆弱性、侧信道、硬件木马等安全漏洞的威胁。传统的功能测试验证方法无法遍历所有的输入空间,同样无法检测侧信道安全漏洞。现有的形式化验证方法关注硬件设计的等价性和功能的正确性,难以满足安全性和可靠性验证需求。研究面向安全性和可靠性验证的形式化模型,形成有效的硬件安全性与可靠性形式化验证方法。该方法能够从门级对集成电路进行建模,生成细粒度的形式化模型,实现对安全性与可靠性的形式化验证,可以捕捉硬件设计中潜在的安全隐患。实验结果表明该验证方法对硬件设计中存在的侧信道和硬件木马导致的信息泄露和篡改有很好的检测效果。

关键词：形式化模型故障效应分析漏洞检测硬件安全