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关于远红外表面声子极化激元探测的研究进展
声子极化激元是极性材料中晶格振动与光场之间的强耦合，有望应用在低损耗纳米光学元器件中。相关的理论研究由黄昆先生于上世纪五十年代提出，目前已经较为成熟。但是实验测量表面声子极化激元直到近年才有较大的进展，主要是因为表面声子极化激元的测量同时需要高的空间分辨率和能量分辨率。目前测量表面声子极化激元的主要方法为近场光学方法（s-SNOM），该方法可以在中红外和太赫兹区间对声子极化激元进行很好的探测。但在远红外区间，由于目前缺少合适的远红外激光光源和探测器，相关材料体系的表面声子极化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时和王任飞利用扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱，对ZnO纳米结构中的远红外表面声子极化激元进行了细致的探测。通过在纳米尺度上测量纳米线、纳米片不同空间位置的电子能量损失，探究了表面声子极化激元的性质，得到了表面声子极化激元的色散关系，并研究了其尺寸效应、几何效应等。图1. 左：利用电子束激发和探测纳米线表面声子极化激元。右：测量得到的色散关系。 利用电子显微镜中的电子束来激发和探测声子极化激元具有很多的优点，包括（1）电子显微镜方法具有亚埃的空间分辨率；（2）电子激发具有更高的效率（电子与材料相互作用的散射截面更大）；（3）电子能激发一些非光学活性的模式；（4）电子能量损失谱能得到高q（波矢）值下的信息；（5）电子能量损失谱具有很宽的激发、测量窗口，原则上可以测量从meV量级的振动谱信号至keV量级的芯电子激发谱信号。因此，电子能量损失谱有望极大地推动包括表面声子极化激元在内的相关实验研究。 该工作于2019年7月19日在线发表于学术期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者为北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时、王任飞，指导老师为量子材料科学中心和电子显微镜实验室的高鹏研究员。该项研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、量子物质科学协同创新中心等基金的支持。 论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350
北京大学
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
一种近红外响应主链型液晶弹性体及其制备方法
本发明公开了一种近红外响应主链型液晶弹性体及其制备方法，该近红外响应主链型液晶弹性体是通过化学交联的方法制备出来的，而不是传统的物理掺杂，从而大大提高了光热转换效率，帮助形状记忆材料在近红外光刺激下做出快速的响应。制备方法是结合了传统的两步交联法和非环烯烃易位聚合(ADMET)方法，获得了具有单畴取向的液晶弹性体薄膜，并能对近红外光源做出快速的响应。该复合薄膜是将液晶单体、近红外响应的交联剂、钌催化剂部分聚合，拉伸取向，二次交联后制备形成的。本发明材料可用于帮助光热治疗器材和设备快速地将光能转换成热能，可以对近红外光做出快速的响应，此外该材料还具有较好的重物承受能力，能模拟手臂提举重物的行为。
东南大学
2021-04-11
一种计及非共振传输的中高频局部动响应预示方法
本发明提供了一种计及非共振传输的中高频局部动响应预示方法，将声?固耦合结构解耦为结构子系统和声腔子系统，分别建立子系统的有限元模型，并对子系统进行模态分析，计算子系统之间的陀螺耦合系数；建立各个模态上关于角频率的功率流平衡方程，进而获得子系统在角频率处的模态能量；确定子系统在研究频带内的模态阶数，并计算各个模态计及非共振传输的模态能量；建立子系统在研究频带内的模态能量与模态振型幅值之间的关系；基于局部能量预示理论求解结构和声腔子系统的局部能量响应。本发明方法与现有统计模态能量分布分析法相比，考虑了非共振模态间的功率传输，因此计算得到的模态能量更加接近真实值，进而能够更精确地预示大阻尼系统的中高频局部动响应。
东南大学
2021-04-11
基于多工况时域响应的 PID 水轮机调速器参数优化方法
本发明公开了一种基于多工况时域响应的 PID 水轮机调速器参数优化方法，包括以下步骤：（1）建立水轮机调节系统模型，具体包括：PID 水轮机调速器模型，水轮机-引水管道模型和发电机模型；（2）通过现场试验和参数辨识的方式求得水轮机调节系统模型参数；（3）设计基于多工况时域响应的综合适应度函数，确定优化目标为：找到最优 PID 控制参数，使得综合适应度函数值达到最小；（4）利用智能优化算法求取最优控制参数。该方法求取的控制参数使得系统能够在不同的工况下都保持满意的动态特性，增强了系统鲁棒性。
华中科技大学
2021-04-14
基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性分析方法
本发明提供了一种基于曲面拟合的电力系统节点动态频率响应特性分析方法，本发明综合考虑了电 力系统初始运行方式及故障形式、故障位置对观测节点动态频率特性的改变和影响，并将节点动态频率 响应特性拟合为多变量的空间曲面形式，采用离线仿真方式提取有限的节点动态频率响应特性仿真值拟 合状态曲面；同时采用节点动态频率响应特性仿真值对曲面进行校核和修正，使得节点动态频率响应特 性在任意状态下均为曲面上一个对应的矢量点。本发明的计算快速性、简便性及准确性均有了本质性提 高，适用于频率响应快过程的电力系统节点动态频率响应特性分析。
武汉大学
2021-04-13
基于高动态响应的经编集成控制系统开发与应用
项目属针织机械领域，主要研究高动态响应经编装备集成控制技术，这些关键技术覆盖了电子横移、电子送经、贾卡提花和品质监测等几个模块，通过对这些技术的系统集成，可为经编装备的高速化和智能化提供科学的解决方案，研究成果已经在高速电脑经编机和高速电脑多梳经编机上全面推广应用。
关键技术
（1）高动态响应柔性横移技术：构建了经编横移运动的动力学模型，设计了无冲击加速度电子凸轮曲线，采用 DSP 运动控制技术和基于 FPGA 的双 FIFO 动态缓冲技术，实现了高动态横移驱动的柔性响应要求。
（2）高精度随动多速送经技术：建立了经纱恒张力控制模型，采用了准闭环反馈技术和主轴脉冲细分倍频技术，实现了对单速恒定送纱量的稳态高精度控制和对多速变化送纱量的动态高响应控制，减轻了主轴速度切换时的织物横条疵点。
（3）高速率存取贾卡提花技术：采用了大容量 flash 闪存技术实现贾卡花型数据的静态存储，设计了基于动态 RAM 与贾卡驱动电路间的数据高速直传技术，解决了大容量动态花型数据的高速传输难题。
（4）高分辨识别在线监测技术：采用了高分辨图像识别技术，开发了基于嵌入式 ARM 系统的在线监测系统，建立了实时的动态织物疵点图像库，完成了基于神经网络算法的疵点快速判别。
知识产权及项目获奖情况
围绕高动态响应经编装备的集成控制技术，共获得中国发明专利授权 3 项、软件著作权登记 1 项，申请中国发明专利 3 项，发表学术论文 22 篇。
项目成熟度
批量生产阶段。
投资期望及应用情况
(1)效益分析
2011 年以来，项目成果已与常州润源、常德纺机、晋江佶龙和常州八纺等国内主要经编机械制造厂进行了新装备整体配套；对长乐永丰、长乐添利、广东彩艳、广东新生和海宁超达等 50 余家织造厂进行了旧设备技术升级。项目累积新增利润 9.5 亿元，新增税收 2.9 亿元。
（2）推广情况
项目成果在国内主要经编机械制造企业和国内主要经编织造企业都得到了应用，本项目开发的系统，主要技术参数达到国际先进水平，并已经进行了广泛的市场推广。系统稳定可靠，具有很强的市场竞争力，在福建长乐等经编集散地，其市场份额已经达到同类机型的第一，可以完全替代进口。
江南大学
2021-04-13
一种复杂结构耦合损耗因子的预示方法
本发明提供了一种复杂结构耦合损耗因子的预示方法，将系统切割成连续耦合的子系统，并对子系统在耦合边上的边界条件进行近似，分别建立耦合子系统的有限元模型，施加边界条件，并对结构有限元模型进行模态分析，提取模态数据，利用两个子系统耦合边的应力模态振型和位移模态振型计算模态相互作用的功，利用双模态方程法预示结构的耦合损耗因子。本发明结合了有限元法和双模态方程法预示复杂结构的耦合损耗因子，使用有限元法得到耦合边处的位移和应力模态振型、子系统的固有频率和模态质量，通过计算耦合子系统的相互作用功，再结合双模态方程法得到耦合损耗因子，能够准确且高效地预示复杂结构的耦合损耗因子。
东南大学
2021-04-11
粉煤成型及催化热解-活化耦合多联产技术
煤是一种廉价的、使用量最大的、短期内无法替代的能源。随着机械化采煤技术的普及，煤炭在开采过程中的块煤率降低，粉煤、末煤率却高达 40~60% 以上。粉煤与块煤的价格相差甚远，如不加以合理利用，会给煤炭企业带来较大的经济损失。西安科技大学化学与化工学院周安宁教授带领的科研团队针对这一现状及粉煤热解加工利用难题，成功开发了新型粉煤成型技术及连续式梯级热解 - 活化耦合多联产移动床（自有专利技术），在实现粉煤热解加工利用的同时，多联产兰炭（或高附加值的活性炭）和氢气。相关的研究成果已申请发明专利 2 项，发表论文 10 余篇。目前该成果已进入中试开发阶段。
西安科技大学
2021-04-11
强耦合作用钼基金属杂化材料研究
新能源转换和储存技术是当今世界解决目前化石能源危机和环境污染问题的核心途径。廉价的电解水产氢催化剂和高容量的储能材料成为大规模推广此类新能源技术的关键。对于电解水产氢而言，贵金属铂基催化剂的产氢活性最好，但其资源有限，无法推广使用。相比而言，非贵金属钼基材料以其特殊的理化性质表现出优异的分解水制氢活性，但存在导电性低及材料团聚问题，这导致材料活性位点暴露少和稳定性差等问题。为了解决这些挑战性问题，近日，北京大学工学院研发团队提出了一种具有强耦合作用钼基金属杂化材料的制备新策略提升电催化产氢性能，并发现强耦合材料对于储钠展现了优异的容量、倍率和稳定性。
北京大学
2021-02-01