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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备
本发明公开了一种能提高烟尘净化效果的多振镜大幅面激光选区熔化装备，该装备包含工作舱体、工作平台、成形缸组件、铺粉组件、振镜组合、移动式分区烟尘净化组件、保护气氛调控组件和控制系统；移动式分区烟尘净化组件与振镜组合分别包含 M(M≥1)组抽送气口和 M 列振镜队列，每组抽送气口均与一列振镜队列相配套，使得每组抽送气口都可在与其对应的面积较小的辐照区域上方产生稳定、均匀的气流，从而保证整个金属粉末层上方的烟尘均能被及时、
华中科技大学
2021-04-14
超特高压电网继电保护关键技术研究及应用
研究背景 超特高压电网具有电压等级高，输电容量大，输送距离远，覆盖范围广等特点，电网故障带来的系统安全影响更加严重。超特高压系统故障后的暂态特征及继电保护与控制装置的配合关系复杂，超特高压工程带来的继电保护新问题对传统继电保护配置提出了更高的标准和要求。因此研究超特高压电网继电保护新原理是当前超/特高压电网建设的重大课题。 主要成果 构建了超特高压系统实时数字仿真系统（RTDS）模型，揭示了超特高压系统故障机理及其电磁暂态特征。在超特高压继电保护新原理方面取得了多项重大的科研成果，如：提出dR/dt振荡闭锁原理，解决了电力系统振荡过程中距离保护容易误动的难题；提出“按相补偿”方法，改革了接地阻抗继电器的接线方式，有利于阻抗选相和距离保护的快速动作；提出“虚拟电流”的构成方法，解决了母线保护的故障判别及TA饱和、断线的判别难题；提出基于电压回路方程的变压器保护新原理，解决了励磁涌流引起差动保护误动的难题等。研究开发的微机保护、继电保护测试仿真系统、变电站自动化系统、发变组保护系统及故障录波装置等均处于国际领先水平。 学术影响 研究团队在20世纪80年代初研发了我国第一台微机继电机保护装置，而后研发的分层、分布式变电站综合自动化系统率先在西电东送工程的首个500kV变电站投入应用；1000kV线路保护及变电站自动化系统也成功投运；依托研发技术创建的四方公司已成为我国二次设备三大制造商之一，年产值超过20亿元。相关研究成果已成功应用于实际电网中，先后2次2国家级科技进步二等奖，取得了重大经济和社会效益。
华北电力大学
2021-02-01
一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置
成果描述：本发明公开了一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置,衰减器(31)的中部为一长方体密封腔体，腔体的左右两端分别具有流入液压流体的进口圆管(1)和流出液压流体的出口圆管(11)，进口圆管(1)和出口圆管(11)的部分伸入衰减器腔体内；腔体内表面的上部和下部分别设置有PVDF压电薄膜，PVDF压电薄膜上置有将其两面引出密封腔体外与外部形成电连接的引出线。本发明利用主动滤波衰减低频脉动，被动滤波衰减中、高频脉动，将主、被动滤波结合，既可保持液压系统原有的动特性，又可在较宽频带内提高脉动衰减效果。市场前景分析：机械工程领域。与同类成果相比的优势分析：技术先进，性价比较高。
西南交通大学
2021-04-10
基于多足旋转压电驱动器实现的跨尺度驱动激励方法
多足旋转压电驱动器及其实现跨尺度驱动的激励方法,属于压电驱动技术领域.解决了现有压电驱动器的驱动方法在具备快速,大行程响应能力的同时,难于兼具高精度,纳米尺度定位功能这一突出问题.本方法基于多足旋转压电驱动器的两组弯振压电陶瓷实现的,并根据目标输出位移选择三种激励模式之一,两种激励模式的组合或者三种激励模式的组合来实现不同位移尺度的输出,所述激励模式包括交流连续激励模式,脉冲步进激励模式和直流微驱动模式,使得驱动器不仅具备快速,大行程响应能力,同时具备高精度,纳米尺度定位功能,最终实现真正的跨尺度,超精密驱动.它用于压电驱动领域中实现跨尺度,超精密驱动.
哈尔滨工业大学
2021-05-04
大功率高可靠性的逆变高压电源
大功率高可靠性的逆变高压电源包括高压加速电压、灯丝加热和偏压控制电源是电子束快速成形设备的动力装置，高压电源技术是电子束快速成形技术中的关键技术之一，高压电源技术水平的高低直接影响到电子束快速成形设备的水平，是电子束快速成形加工设备的必不可少的部分，其性能的优劣直接影响真空电子束加工装备的性能。与常规传统真空电子束高压电源相比，逆变高压电源具有高效节能、精度高、可控性好、纹波小等优点，是当今真空电子束高压电源主流发展趋势。本成果为逆变高压电源成套技术，在大功率高可靠性的逆变高压电源主电路拓扑设计、高频高压大功率变压器设计及制造工艺、高精度低纹波逆变高压电源闭环控制技术、驱动电路的高压隔离控制技术、逆变高压电源的放电保护技术等关键技术方面取得了较大突破。
北京航空航天大学
2021-04-10
铌酸钾钠-锆钛酸铋钾/锂系无铅压电陶瓷
本发明属于钙钛矿结构环境协调性压电陶瓷领域，特别涉及一种铌酸钾钠-锆钛酸铋钾/锂系无铅压电陶瓷，该无铅压电陶瓷由通式(1-x)K0.5Na0.5NbO3-xBi0.5M0.5Zr1-yTiyO3表示，式中，0＜x≤0.05，0≤y≤0.3，M为K或Li。本发明所述无铅压电陶瓷具有良好的压电和介电性能，所用原料价格相对低廉，不含贵金属或有毒金属原料。
四川大学
2021-04-11
压电薄膜基声表面波煤矿瓦斯传感器关键技术
声表面波瓦斯传感器具有体积小、灵敏度高、工作稳定、生产成本低、易于集成化和无线化等独特优点，能够有效解决热催化式瓦斯传感器的零点漂移、定期维护难和维护费用高等问题，并且能弥补光学瓦斯传感器的占用空间大、传感占距长和传感分析复杂等不足，能有效提高煤矿瓦斯检测和预警技术，保证煤矿安全。成果获 2012 西安市科学技术奖三等奖；获批国家实用新型专利 1 项。
西安科技大学
2021-04-13
基于多足旋转压电驱动器实现的跨尺度驱动激励方法
项目成果/简介:多足旋转压电驱动器及其实现跨尺度驱动的激励方法,属于压电驱动技术领域.解决了现有压电驱动器的驱动方法在具备快速,大行程响应能力的同时,难于兼具高精度,纳米尺度定位功能这一突出问题.本方法基于多足旋转压电驱动器的两组弯振压电陶瓷实现的,并根据目标输出位移选择三种激励模式之一,两种激励模式的组合或者三种激励模式的组合来实现不同位移尺度的输出,所述激励模式包括交流连续激励模式,脉冲步进激励模式
哈尔滨工业大学
2021-01-12
一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置
本发明公开了一种基于压电分流阻尼技术的液压管路流体脉动衰减装置,衰减器(31)的中部为一长方体密封腔体，腔体的左右两端分别具有流入液压流体的进口圆管(1)和流出液压流体的出口圆管(11)，进口圆管(1)和出口圆管(11)的部分伸入衰减器腔体内；腔体内表面的上部和下部分别设置有PVDF压电薄膜，PVDF压电薄膜上置有将其两面引出密封腔体外与外部形成电连接的引出线。本发明利用主动滤波衰减低频脉动，被动滤波衰减中、高频脉动，将主、被动滤波结合，既可保持液压系统原有的动特性，又可在较宽频带内提高脉动衰减效果。
西南交通大学
2018-09-19