本项目主要研究高温高压环境下基于可调谐二极管激光吸收光谱技术的气体诊断方法。在对高温高压下2.0 μm 波段的部分CO2 谱线参数及可用于谱线拟合的线型进行实验测量及理论计算分析的基础上，采用中心波长位于2.0 μm 附近的可调谐二极管激光器作为光源，结合固定波长的吸收光谱调制技术，基于通过一对CO2 谱线的谐波信号所实现的对高温高压环境中温度以及CO2 浓度测量的相关研究，建立一种可用于高温高压环境下的温度及组份浓度的测量方法，从而可实现对内燃机气缸等设备的工作过程中燃料利用效率以及CO2 气体排放的诊断。同时所进行的相关高温高压谱线参数和线型的研究，可对HITRAN 数据库中2.0 μm 波段的部分CO2 谱线参数进行补充和矫正，并可为高温高压环境下分子谱线的拟合及模拟寻找合适的线型。 现状特点：可调谐二极管激光吸收光谱技术是利用二极管激光器波长调谐特性，获得被测气体特征吸收光谱范围内的吸收光谱，从而对气体进行定性分析或定量分析的一种新技术。该技术具有高灵敏度、非接触式、实时、动态、多组分同时测量等优点。由于二极管激光器的高单色性，可以利用待测气体分子的一条孤立吸收谱线进行测量，避免了其他分子谱线的交叉干扰，从而准确地鉴别出待测气体。TDLAS 在许多领域有着潜在的重要应用价值，是近年来国际上非常热门的研究领域之一，其主要的应用领域有：分子光谱研究、机动车尾气测量、工业过程监测控制、天然气泄漏及有毒有害气体监测、大气痕量气体检测、医疗诊断、大气气溶胶测量等领域。 技术创新：采用价格较为低廉的2.0μm 波段DFB 型半导体激光器，结合固定波长的调制光谱技术，通过一对CO2 谱线实现对温度及CO2 浓度的测量，在保证探测灵敏度的同时，简化了装置结构，降低了系统成本，有助于仪器便携化和产业化的实现。

哈尔滨工程大学超连续谱宽波段可调谐激光测试系统采购项目竞争性磋商

仿生表面织构起源 传统摩擦学认为光滑表面具有较低摩擦力和磨损，反之，非光滑表面会带来较大的摩擦力和磨损。而自然界进化过程中，某些生物的表面微观结构具有优异的自润滑和抗磨减磨性能，如鲨鱼皮表面微沟槽表现的超低流体阻力，穿山甲表面微结构的优异耐磨抗磨性能。因此，如能掌握其机理，则可进行工业应用。 钻头轴承及压裂泵柱塞密封系统仿生织构润滑减磨设计及应用 织构化钻头轴承 钻头作为破碎岩石形成井眼的重要工具之一，在高温高压、冲击动载及贫脂润滑的恶劣环境下，其核心部件钻头滑动轴承易发生黏着磨损从而最终导致钻头整体失效破坏，亟需降耗增寿的新技术来为其安全、可靠使用和延寿经济运行保驾护航。 发明了基于多物理场耦合的超快激光精准高效制备的冰霜辅助超快激光刻蚀分束技术（US17026096，ZL202011229792.1），形成了钻头轴承轴径曲面仿生织构的纳秒/皮秒的激光加工与表征评价方法；目前正在与中国科学院上海光学精密机械研究所和中石化江钻石油机械有限公司开展钻头轴承织构工业化的超快激光加工与质量检测流水线建设和现场应用研究测试，可满足织构化钻头2000支的年产量需求。 建立了织构钻头轴承润滑减磨性能优化设计的理论研究与实验测试评价方法(ZL201310416270.6，ZL201710973537.X，.ZL201810946598.1）。以摩擦系数、磨损量、油膜厚度、温升和无量纲承载能力等为评价指标，基于理论研究、单元实验和全尺寸的台架实验，模拟测试工况下初步优选的圆形、椭圆形、人字形沟槽织构可使钻头轴承减磨性能和寿命提升50%以上。 织构化柱塞密封系统 柱塞动密封系统是油气增产压裂作业实施中压裂泵装备的关键部件之一，其在超高压、冲击动载及交变往复运动工况下，压裂泵柱塞动密封系统易发生磨损失效而导致密封刺漏等失效，是制约压裂泵工作性能、可靠性和作业成本的关键因素， 亟需创新的设计方法来提升压裂泵柱塞动密封系统的寿命及可靠性。 发明了柱塞表面仿生织构大尺寸拼接刻蚀工艺规划及参数优化设计方法（ZL201910892024.5）， 创新研发了柱塞织构批量化激光分束加工的软件控制系统和配套夹具系统。 发明了表面织构化压裂泵柱塞及其动密封系统性能抗磨减磨性能优化设计的理论研究与试验测试评价方法(ZL201310423514.3)，基于理论模拟、单元及全尺寸台架实验，初步优选的圆形和椭圆形织构布置于压裂泵柱塞表面可实现柱塞动密封系统的摩擦系数和温升降低45%以上，寿命延长30%以上，目前正在与中石油第四石油机械有限公司和中油国家钻井装备工程技术研究中心有限公司开展现场应用试验测试。 未来应用前景及市场规模预测 该技术垂直应用领域为油气勘探开发装备、油气集输装备、通用机械装备的润滑、密封、抗冲蚀与减阻等领域，摩擦消耗了一次能源的1/3以上，80%的装备失效是由磨损引起的。两者造成的损失相当于GDP2%-7%，2019年我国的GDP为99万亿元，按5%计算约为4.95万亿元。

本发明公开了一种双碟片串接的泵浦光多程传输系统，该系统 包括第一离轴抛物面反射镜，第一直角反射镜组，其位于所述第一离 轴抛物面反射镜的反射光路上；第一碟片激光晶体，置于第一离轴抛 物面反射镜焦点处；球面反射镜，第二离轴抛物面反射镜，其与所述 第一离轴抛物面反射镜相对于过所述球面镜球心的平面α对称设置； 第二直角反射镜组，其位于所述第二离轴抛物面反射镜反射光路上； 第二碟片激光晶体，其与所述第一碟片激光晶体相对于过所述

主要技术要点（创新点） ： 采用空间 3-UPU 柔顺并联机构作为结构类型，与传统微力传感器的敏感元件相比，具有高精度、高强度、无累积误差等优点； 3 个支链相互垂直放置，并且每 1 条支链能感受某一方向的力，同时不会影响其他支链的悬臂梁的应变，具有 3 维解耦力传感特点； 采用 3-UPU 柔顺并联结构具有高固有频率，具有频宽范围大的特点； 采用 2 对对称的悬臂梁的应变形成全桥式电路作为输出，具有温度不敏感的特点。项目背景：随着精密工程技术、微机电系统(MEMS)技术及微/纳米技术等的研究，微传感器技术得到极大发展，特别是微力传感器，在各种微操作过程中执行对微接触力的检测，实现力-位移或力-视觉等混合控制，对提高微操作系统的精度起到了重要作用。该成果来源于胡俊峰副教授主持的国家自然科学基金项目《基于柔顺机构的智能微操作机器人动力学与控制研究》。 

传统的Al2O3-TiN复合材料制备设备及工艺复杂，生产效率低下，成本高，不利于 复合材料的推广应用。本发明将两种粒径不同的Al2O3粗细颗粒作为骨料，α-Al2O3、 TiO2、Al粉作为细粉按比例混合模压，采用流动氮气气氛下常压原位反应烧结。在合理 的升温速率、合理的烧结温度以及保温时间下制备Al2O3-TiN多孔陶瓷材料。用金属作 结合剂取代传统烧结结合，可以降低制品的烧结温度，烧结后制品中的金属与原料中的 物质原位反应形成难熔化合物。

本发明公开了一种Bi2Te3薄片/石墨烯复合材料，由微米级Bi2Te3薄片和石墨烯组成。由于石墨烯的分散、承载及隔离作用，可有效阻止微米Bi2Te3薄片在热处理过程中的烧结，以保持晶界对声子的有效散射，对提高Bi2Te3材料的热电性能具有重大意义。该复合材料可作为热电材料。本发明还公开了该复合材料的一步水热法或一步溶剂热法的制备方法，具有工艺简单、成本低、周期短、能耗低等优点。

近年来，磁振子电子学在信息计算和信息传输领域表现出了极具价值的应用潜力。磁振子电子学利用以磁振子为载体的电子自旋进动来实现信息处理，有望实现无热量产生、低耗散的信息传输，相比于传统意义上通过操纵电荷来实现信息的处理的微电子学具有无可比拟的巨大优势。磁振子电子学领域的进展很大程度上依赖于能够有效传输磁振子的新材料的发现，而获得长距离的磁振子输运始终是磁振子电子学研究的重中之重。与通常的三维磁性绝缘体（如Yttrium Iron Garnet）相比，二维尺度下的磁振子被理论预言有很多的新颖物理效应，例如自旋能斯特效应，拓扑磁振子，以及外尔磁振子等。 在最新的研究文章中，量子材料科学中心韩伟课题组在二维磁性体系中展开工作并取得了重要进展，观测到了二维反铁磁体系中磁振子的长距离输运。MnPS3晶体是一种层状反铁磁材料，利用机械剥离手段得到了二维的MnPS3薄片。MnPS3薄片上制备了用于测量磁振子输运的非局域器件，器件结构如图A所示。器件左侧Pt电极通过热方法来注入磁振子，右侧Pt电极探测在二维MnPS3中扩散传输的磁振子。在二维反铁磁MnPS3中，实验上观测到了几微米的磁振子扩散长度。并且从图B中可以看出，随着注入端和探测端距离的增加，探测到的非局域信号表现出e指数衰减的形式，跟一维漂移扩散模型的理论模型一致。在此基础上，他们还系统研究了MnPS3厚度对磁振子弛豫性质的影响。随着MnPS3厚度从40nm降低至8nm，磁振子弛豫长度由4μm减小到1μm（图C），这可能是由较薄的MnPS3中较强的表面杂质散射效应导致的。 该文章中的结果具有重要的学术价值：二维材料中的磁振子输运实现为二维磁性材料在磁振子电子学的应用与发展奠定了基础，也有望推动磁振子在量子尺度下的新颖量子物理性质研究。图：二维反铁磁体系中磁振子输运研究。（A）二维反铁磁MnPS3中的磁振子输运测量结构示意图。（B）自旋信号R_NL^*随电极间距的依赖关系，与理论预言的e指数衰减吻合。（C）磁振子弛豫长度随MnPS3厚度的依赖关系。 该工作于2019年2月7日在线发表于物理学术期刊Physical Review X上(Phys. Rev. X 9, 011026 (2019) )。 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevX.9.011026。该工作由韩伟研究员设计和指导完成，北京大学量子材料科学中心2015级博士生邢文宇为文章第一作者，物理学院2015级本科生邱露颐为第二作者（今年9月份将去哈佛大学读博士），韩伟研究员为文章通讯作者。本工作的顺利完成得到了量子材料科学中心贾爽教授和谢心澄院士的合作帮助，以及国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项的支持。

传统的Al2O3-TiN复合材料制备设备及工艺复杂，生产效率低下，成本高，不利于复合材料的推广应用。本发明将两种粒径不同的Al2O3粗细颗粒作为骨料，α-Al2O3、TiO2、Al粉作为细粉按比例混合模压，采用流动氮气气氛下常压原位反应烧结。在合理的升温速率、合理的烧结温度以及保温时间下制备Al2O3-TiN多孔陶瓷材料。用金属作结合剂取代传统烧结结合，可以降低制品的烧结温度，烧结后制品中的金属与原料中的物质原位反应形成难熔化合物。