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具有七重物理通道开关的热致变色铁弹体
东南大学国际分子铁电科学与应用研究院暨江苏省“分子铁电科学与应用”重点实验室团队发现了具有七个物理通道开关的热致变色铁弹体。相关工作以题为“The First Chiral Thermochromic Ferroelastic with Seven Physical Channel Switches”的学术论文在化学领域顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表。此外,该论文被选为VIP(Very Important Paper)。据悉,只有不到5%的已接收论文才能获得如此积极的评价。 在信息化时代,电子智能设备的信号处理和加密显得至关重要,具有多重物理通道双稳态开关特性的多功能材料成为后起之秀。众所周知,一把钥匙对应一个锁,假如我们将财产放进保险柜中,我们就又多了一层防护。类似地,每增加一个物理通道,就是增加一层保障。基于此,我们报道了首例具有七个物理通道的手性化合物,可以对信息进行七层加密处理,使信息安全更加可靠。 图1. (a) 消旋晶体结构中的无序的CTA阳离子和手性有序的S-CTA和R-CTA阳离子;(b) (R-CTA)2CuCl4和(c) (S-CTA)2CuCl4的晶体堆积图。 早在1999年,Wataru Fujita等人在《Science》上就已经报道了磁双稳态(Science1999, 286, 261–262)。在1,3,5-trithia-2,4,6-triazapentalenyl(TTTA)分子中观测到一个明显的磁双稳态回线发生在230 K到305 K温度范围内。它的高温相为顺磁相,低温相在二聚作用的影响下具有抗磁性。三年后,M. E. Itkis等人在《Science》上报道了在非那烯基中性自由基产物中发现了电、光、磁三个物理通道的双稳态特性(Science2002, 296, 1443–1445)。直到2014年,熊仁根教授团队在《Advanced Materials》上报道了高碘酸咪唑(IPI)化合物具有介电、压电、SHG和铁电和机电耦合等五个物理通道的双稳态(Adv. Mater.2014, 26, 4515–4520)。由此可见,每增加一个物理通道都面临着巨大的挑战,在分子铁电“似球-非球”原理和手性引入的指导下,我们利用手性配体进行合成,将手性开关引入其中,成功组装得到了(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4(CTA = 3-Chloro-2-hydroxypropyltrimethylammonium) (图1),这两个化合物在介电、电导、二阶非线性、压电、铁弹性,手性和热致变色这七个物理通道上具有开关特性。其中热致变色特征尤为耀眼,区别于传统的相变材料,这为双稳态开关提供了光谱加密的新灵感。 图2. (a) DSC曲线;(b) 介电,电导,压电和二阶非线性光学等多重双稳态示意图。 (Rac-CTA)2CuCl4,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4的相变点分别在361, 417 和420 K附近(图2),随着温度变化,相变温度以下的低温相和相变温度以上的高温相的介电常数、电导率、压电系数、SHG信号强度均呈现出可切换的两种稳定的状态。 图3. (S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4晶体在293 K下的铁弹畴结构。 此外,这对手性化合物还具有铁弹性,铁弹相变往往伴随着铁弹畴的演化。在正交偏振光下,不同取向的铁弹畴具有不同的双折射特性,从而呈现出明暗不同的结构区域。(S-CTA)2CuCl4和(R-CTA)2CuCl4的晶态薄膜在室温下呈现出清晰的三角形铁弹性结构。当温度高于相变点时,铁弹畴迅速消失,呈现出立方对称的消光特性。在随后的冷却中,规则的铁弹畴又很快显现,表现出明显的开关特性。 图4.变温固体紫外-可见吸收光谱。 除了铁弹性外,这一对手性晶体还展示出可转换的热致变色的性质。室温下,(R-CTA)2CuCl4和(S-CTA)2CuCl4晶体对光的吸收均低于540 nm,与它们呈现的黄色外观一致。随着温度的升高,电子吸收带的吸收边缘发生红移。当温度超过相变点达到423 K时,吸收边移动到580 nm,这也与晶体受热变成橙色一致。利用热致变色特征对光谱加密和信号检测进行特定的处理,这为开发新型加密技术带来新的思路。 该工作由博士生陆思祺(第一作者)等人的共同努力下完成,东南大学为第一通讯单位。该成果得到“东南大学十大科学与技术问题”启动培育基金的资助。
东南大学 2021-04-11
一种Mg2Ni0.9Co0.1H4基储氢材料的制备方法
(专利号:ZL 201510578254.6) 简介:本发明公开了一种Mg2Ni0.9Co0.1H4基储氢材料的制备方法,属于储氢材料技术领域。该方法通过湿法球磨得到Ni(Co)固溶体粉末;按母合金Mg2Ni1‑xCox(x=0.1~0.2)的成分,将一定量的固溶体和Mg粉真空烧结得到母合金,母合金的化学成分范围为:Mg的原子百分数为65~70%,Ni+Co占合金剩余百分比,Co在Ni+Co中的原子百分数为10~20%;然后将烧结合金置于氢化炉中氢化获得目标储氢材料,其由85~90wt%的Mg2Ni0.9Co0.1H4基体相、6~7wt%的MgH2和4~8wt%的MgNi3Co相组成。该储氢材料具有高的储氢容量(大于3.5wt%)、低的起始放氢温度(220℃)和优良的放氢动力学性能。本发明制备方法具有工艺简单、高效、产率高、无污染的显著特点。
安徽工业大学 2021-04-11
环境友好的宽温高稳性薄膜储能电容器的开发与研究
我们已采用磁控溅射沉积方法成功地制备和研究了环境友好的钛酸钡和铋镁锆钛氧的复合薄膜,发现其储能密度和储能效率在-100~200 °C温度区间内都表现出了良好的热稳定性,并且其宽温储能密度明显高于铅基材料在这个温度区间报道的最大值,使其成为替代铅基储能材料的最佳选择。为了降低生产成本,目前我们正在通过研究和调控薄膜的生长工艺来实现在成本低廉的Si、Ni等衬底上制备大面积、高质量、高性能的复合储能薄膜。
西安交通大学 2021-04-11
考虑可变寿命特性的确定电力系统调峰用电池储能容量的方法
本发明公开了一种考虑可变寿命特性的确定电力系统调峰用电 池储能容量的方法,将电力系统调峰用电池储能的能源节约效益、环 保效益、容量替代效益进行量化,并纳入到容量规划目标中;计及电 池储能的年运行成本,并根据电池储能运行过程中其实际使用寿命和 放电深度的关系建立了电池储能可变寿命模型,计算其建设投资成本 等年值,形成确定电力系统调峰用电池储能容量的目标函数。在考虑 系统功率平衡约束、系统备用约束、常规机组出力约束、火电机组爬 坡约束以及电池储能运行约束的基础上,以年净收益最大为目标对模 型进行求解。本
华中科技大学 2021-04-14
一种公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线供电系统
本实用新型涉及电动汽车无线充电技术,具体涉及一种公路及露天环境铺设的光储式电动汽车无线 供电系统,包括公路或露天环境的地面,以及电动汽车;还包括至少一个充电系统发射单元和电动车辆 装置接收单元,充电系统发射单元包括依次连接的电源模块、高频逆变模块、压力感应装置、RFID 阅 读器、功率控制电路、功率振荡模块和电磁发射线圈;电动车辆装置接收单元包括依次连接的电磁接收 线圈、RFID 电子标签、整流模块、稳压降压模块和车载电池;高频逆变模块将低压直
武汉大学 2021-04-14
一种小水电机群组成分布式储能系统的方法
本发明公开了一种小水电机群组成分布式储能系统的方法。该 方法包括:获得一个储能周期 T 中,第 t 个时段所有小水电站的总净 负荷值 PLj(t);根据优化目标、总净负荷值 PLj(t)以及第 i 个小水电站 的计划负荷 pi(t),获得第 i 个小水电站的实际负荷 pfci(t);根据第 i 个 小水电站的实际负荷 pfci(t),对第 i 个小水电站的抽水蓄水装置进行最 优效率控制,令所述第 i 个小水电站按照实际负荷 pfci(t)在最优效率下 运行,所述抽水蓄水装置为水轮机及水泵或者可逆式水
华中科技大学 2021-04-14
大容量电池储能系统中的高压直挂功率转换系统研究与开发
大容量电池储能系统能够提高可再生能源发电的穿透率,提高电网稳定性,是未来智能电网运行中的重要组成部分,然而功率转换技术一直限制着电池储能系统的大容量化发展。本项目使用级联式变换器作为大容量电池储能系统的功率转换系统,从而可以大大提高大容量电池储能系统的效率、可靠性等。 在本项目的研究过程中,先后对高压直挂功率转换系统中的关键技术如二次脉动抑制、接地电流抑制以及可靠的控制策略等进行了深入研究,在20链节的实验系统中全面验证,并在国内外期刊发表了多篇论文。最后,南方电网公司在深圳宝清储能电站建设了2MW/2MVA/10kV高压直挂储能系统,本项目研究的关键技术实际指导了该系统的设计,所研究的控制策略实际应用于该储能系统。 该储能系统的功率转换技术是世界上首次直挂 10kV电网的功率转换技术,目前已经顺利运行一年,在效率、可靠性等方面明显优于传统储能系统,为大容量电池储能系统的广泛应用奠定了坚实基础。
上海交通大学 2021-04-13
一种基于相变储能与结构一体化的太阳能采暖预制墙板
本实用新型公开一种基于相变储能与结构一体化的太阳能采暖预制墙板,将太阳能真空管中的热管改造成环状,热管吸热端与太阳能真空集热器中真空管类似,不同的是产品将真空管热管的吸热端和散热段连接呈环,吸热端位于最外端吸收太阳辐射,散热端插入相变层中,被相变材料包裹。故产品吸热端在生产时可在现有太阳能真空管集热器基础上改造而成;然后结合产品的具体结构生产末端金属辐射板及相变层框架;最后在相变层框架中装入相变材料,并将吸热层、相变层、金属辐射板层三层按产品结构形式组装成基于相变储能与结构一体化的预制墙体,能有效的提高太阳能利用效率,促进太阳能采暖系统的发展。
四川大学 2017-12-28
基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术
针对我国污泥高含砂、高含固等特点,对我国低有机质污泥尤其是高含固(TS>10%)污泥高级厌氧消化技术路线领域开展研究,从厌氧消化的可行性、物质流特征、微生物种群及强化调控、热/碱强化水解预处理技术、污泥/餐厨协同消化技术等方面,特别是加强在污泥厌氧消化体系中物质流转化机制的研究工作,突破针对我国低有机质污泥提升厌氧降解率与产气率的关键技术研究与机理研究,为我国污泥高级厌氧消化研究提供支撑。 提出适用于我国低有机质污泥泥质特性的高温水热强化预处理技术,突破高温水热对污泥强化水解的作用机制与最佳反应条件,技术成果形成成套化装备,并在示范工程中得到应用转化与运行优化;突破高含固污泥高级厌氧消化的物质强化转化关键技术,对含固率、温控、搅拌等重要参数进行优化开发,技术成果在示范工程中得到应用转化与运行优化。1.目标及意义 1)提出适应于我国低有机质污泥泥质特征的污泥高温水热强化预处理技术,并与高含固污泥厌氧消化关键技术相耦合,形成基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术,开发具有完全自主知识产权的技术,并实现技术成果的在长沙污泥厌氧消化工程中的大规模产业化应用; 阐明在污泥厌氧消化新技术中有机质在固-液-气相变体系中的物质流特征,基于有机质的定向转化,进一步对污泥高级厌氧消化新技术进行优化开发,进一步提升甲烷产率和降解率,为污泥厌氧消化的效率提升提供技术支撑。基于对污泥厌氧消化过程的物质流和微生物特征的研究,在技术层面,从“易降解物质定向转化”、“难降解单元分质活化”和“微生物分相调控”三方面入手,开发强化物质转化的水热、生物酸化等预处理新技术,确定关键技术单元组成、关键技术参数和条件;在工艺层面,从强化固相溶解-液相高速甲烷化入手,开发高效厌氧消化工艺流程,开发适用于我国高含固污泥物料特点的厌氧消化技术与装备,提出可靠的搅拌和保温方案以及反应器构造等关键设计参数,在此基础上,形成高含固污泥热水解-厌氧消化集成技术,并进行工程示范;进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。1)预期的经济效益  热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力,增强污泥产期效率,降低污泥处理处置能耗。工程效益可望达到1亿元以上。2)预期的社会效益  热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力,增强对污泥的处理处置能力,有效缓解污泥处理处置压力,进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。
同济大学 2021-04-11
宽带钢热连轧自动化控制系统的研究与应用
热连轧自动化控制系统是一种大型复杂控制系统,它很大程度上决定了生产线最终的市场竞争力。目前国内在宽带钢热连轧自动化控制系统新建或改造上多采用以下两种形式:一是硬件和软件系统全部由国外供货并调试;二是采用进口硬件系统,部分软件由国内完成,但其中的核心软件如L2数学模型系统、板形系统、质量控制系统(AGC、AWC、AJC等)从国外引进并由国外人员完成现场调试。两种形式都存在着核心技术掌握在外方手中,不利于系统的后期升级和维护,不能满足钢厂再发展的需要。因此有必要开发全套具有自主知识产权的宽带钢热连轧自动化控制系统,硬件系统可以采用当前国际上流行的最新控制器,而系统集成、控制模型和软件的开发和现场调试全部由国内自主完成,并承担全部的考核指标。如此可以不受国外公司的制约,同时节约大量外汇,减少工程投资。在此背景下,本项目以山东日照钢铁有限公司新建的1580mm热连轧生产线为依托,设计并完成全部软件和调试,取得了本科技成果。本科技成果的应用领域为轧钢领域的宽带钢热连轧生产线,实现热连轧带钢的全自动化生产。自动化控制系统由三级组成,其中L0设备控制级包括交直流主辅传动系统、现场机械液压设备、控制执行机构、各种检测仪表;L1基础自动化级由HMI监控系统和多台高性能控制器构成;L2过程控制级由三台高性能PC服务器和多台工业控制计算机构成;L3生产管理级(MES)由数据库服务器、应用服务器和客户端组成。该控制系统的基本原理就是通过三级系统之间互相配合,把整个生产线的多达数千个的控制点和数百个控制对象,分别按照不同的区域划分到数百个控制功能当中在控制系统中完成,满足工艺、设备、液压及电气要求,实现全线的自动化生产,达到设计的产品精度(厚度、凸度、板形、温度等)指标,同时,整个系统具有高效性、可靠性、先进性、安全性和低维护性,以及很强的报警、诊断、故障分析能力。
北京科技大学 2021-04-11
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