西北工业大学物理科学与技术学院赵建林教授研究团队在全光纤光波长转换方面取得重要进展。提出了一种二维材料辅助的全光纤波长转换方案，利用该方案制备的波长转换器，仅需百微瓦量级光功率（远小于一支普通激光笔的输出光功率）即可将近红外光稳定地转换为可见光。该技术在全光纤中实现光波长的高效转换，兼容现有成熟的光纤通信和传感系统，也为其他高性能全光纤非线性器件的实现开辟了新的途径。利用全光纤的二阶非线性效应不仅可以拓展光纤激光器的工作波段，还有望实现全光纤的线性电光调制器、缠绕光子对等，可极大拓展业已成熟的光纤通信、传感技术在信息处理与感知领域的应用范围。然而，石英光纤的中心反演对称性阻碍了其二阶非线性效应的产生和利用。目前，基于二阶非线性效应实现光波长转换，需要对光纤进行特殊掺杂、极化等复杂工艺处理，以及高功率脉冲激光泵浦等苛刻条件，因此如何降低光纤中波长转换的实现条件，成为困扰科学家们的一个难题。针对此问题，研究团队创新性地提出一种层状二维材料硒化镓辅助的全光纤波长转换器，利用微光纤导波模式的强烈倏逝波与硒化镓的相互作用，利用百微瓦级连续光即可实现倍频、和频等非线性参量转换过程，进而将近红外光稳定地转换为可见光。相关研究成果以“High-efficiency second-order nonlinear processes in an optical microfibre assisted by few-layer GaSe”为题，已在国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》发表。论文第一作者为团队姜碧强副教授，通讯作者为甘雪涛教授和赵建林教授，西北工业大学为唯一作者单位。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41377-020-0304-1

本实用新型涉及一种新型地下工程通风系统，特别是一种基于烟囱效应的地下工程通风系统。该系统包括通风竖井、烟囱、反射镜、太阳能热水子系统等四部分。本实用新型通过将太阳能转化为热能并以此人为制造烟囱效应以实现地下工程的持续、无能耗的通风动力供应。一种基于烟囱效应的地下工程通风系统，该系统包括通风竖井、烟囱、反射镜、太阳能热水子系统等四部分；通风竖井布置在地下工程顶部构成空气由外界向地下工程输送新鲜空气及地下工程向烟囱输送污浊空气的通道；烟囱由基座、烟囱体、烟囱盖等构成，基座对烟囱体进行固定，烟囱体外涂吸热材料，内涂防腐耐磨材料，烟囱体上部设置烟囱盖，并布置避雷针及高空探照灯；反射镜设置在烟囱体周围将太阳光反射到烟囱体吸热材料上；太阳能热水子系统设置在烟囱体下部及与烟囱体相连的通风竖井上部将太阳能转化为水的热能。

成果简介：爆破振动效应是爆破工程实践中的主要危害之一，对其进行深入研究有利于控制爆破安全、拓广工程应用，并创造更大的经济效益。高精度电子雷管不仅延时精度高、延期时间可以任意设定，而且还对现有毫秒延时爆破理论和技术的形成冲击。为此，研究高精度雷管对爆破振动效应的影响具有较强的理论价值和现实意义。本项目在国家自然科学基金资助下，通过理论分析、模型试验、数值模拟并结合现场试验，系统研究了精确延时对爆破振动的影响，得出了以下主要成果：1.通过理论分析首次提出兼顾爆破地震波干扰和自由面形成效应的延时间隔计算公

本发明公开了一种基于磁致伸缩效应的导波传感器，可用于对构件进行无损检测，包括外壳(6)，波导管(8)，永久磁铁(4)，永久磁铁同轴容置在所述外壳(6)内，且与中空筒状的波导管(8)一端同轴贴合，还包括内管(5)以及内管压块(3)，位于内管(5)和外壳(6)之间的波导管(8)上具有相隔距离的激励线圈和接收线圈，对激励线圈通入交流电后，激励线圈产生交变磁场，该交变磁场与永久磁铁形成的偏置磁场共同作用使波导管(8)激发出超声导波，将所述超声导波传入被检测构件(16)以对被检测构件进行无损检测。本发明中通过

本实用新型公开了一种基于磁致伸缩效应的导波传感器，可用于对构件进行无损检测，包括外壳(6)，波导管(8)，永久磁铁(4)，永久磁铁同轴容置在所述外壳(6)内，且与中空筒状的波导管(8)一端同轴贴合，还包括内管(5)以及内管压块(3)，位于内管(5)和外壳(6)之间的波导管(8)上具有相隔距离的激励线圈和接收线圈，对激励线圈通入交流电后，激励线圈产生交变磁场，该交变磁场与永久磁铁形成的偏置磁场共同作用使波导管(8)激发出超声导波，将所述超声导波传入被检测构件(16)以对被检测构件进行无损检测。本实用新

“石墨烯微结构的精准调控及其应用”首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制。 一、项目分类 重大科学前沿创新 二、成果简介 近年来，石墨烯领域未获得突破性应用成果，也未找到“杀手锏”应用领域，关键是石墨烯结构调控不到位。一个基本的共识是，对石墨烯材料的结构进行设计和调控，有助于在光电器件、能源转化存储、重大疾病诊疗、污染物治理等领域取得重大突破。上海大学吴明红院士领衔的研究团队聚焦“石墨烯微结构的精准调控及其应用”取得了开创性的研究成果，首次实现石墨烯单晶量子点和单层石墨烯微结构的精准控制，在Nature及其子刊上发表十余篇系列论文，获得国家自然科学二等奖。负责人吴明红是中国工程院院士、俄罗斯工程院和俄罗斯科学院外籍院士，获国家杰出青年基金、教育部长江学者及创新团队发展计划等支持。团队依托有机复合污染控制工程教育部重点实验室，推动基础科研成果向应用转化，在生物医学、环境治理等领域取得了相关应用突破。 一、主要理论突破 聚焦于研究主题，团队在以下三个方面取得重要突破： 1）为解决传统方法制备的石墨烯缺陷多，无法量产的问题，团队在分子水平上首次使用分子融合法实现了高品质单晶石墨烯量子点的可控制备。通过对单晶石墨烯量子点精准的物理化学性质调控实现了不同亚细胞器的定位，有力推动了石墨烯量子点在生物成像、重大疾病诊疗中的应用。 2）为解决单层石墨烯容易聚集的难题，团队通过“原位复合与还原”一步法调控策略，获得单层石墨烯复合催化材料。团队首次在该材料上观测到光生电子空穴对分离的皮秒级超快过程，发现并揭示了单层石墨烯高效抽取和快速传输光电子这一重要规律，为高质量单层石墨烯复合材料在催化等领域的广泛应用奠定了坚实的理论基础。 3）精确调节石墨烯层间距，可以将石墨烯有针对性地应用于离子筛分、污染物选择性吸附等广泛领域。团队通过金属水合离子的层间插入控制氧化石墨烯层间距，在国际上首次实现了层间距在超小尺度上（1 Å）的精确控制。 二、在黑臭水体治理、地表水水质提升上的应用 地表水内源污染治理的关键是削减河道污染负荷，重建水生生态。团队以层间距可控石墨烯为基质，发展了水环境污染生态修复的叠层材料。以石墨烯为基体的复合微生物在其表面生长并形成生物膜，通过石墨烯和生物膜的协同作用，对水体污染物进行高效截留、吸附并降解。该复合技术运行成本低，治理周期短，工艺简单，无需底泥疏浚即可将地表水提升至IV类水以上水质指标，对河水的COD、氨氮和总磷，去除率达到80%以上。目前，团队已与上海宝山区政府建立多个石墨烯治理黑臭水体示范基地，显著提升当地水质环境水平。 三、石墨烯负极材料的钠离子电池储能系统应用 锂资源的匮乏，不足以支撑锂离子电池在储能市场的广泛应用，其成本较高的弊端也逐渐显露。同时国内外化学储能市场需求越来越大，促使研究者们利用资源丰富的钠元素组装得到钠离子电池。 经过对钠离子电池材料体系筛选和研究，本团队核心材料选用普鲁士蓝及其类似物作为钠离子电池正极，碳基材料作为钠离子电池负极。其中普鲁士蓝制备主要采用沉淀法及水热法，能耗更低。此外，普鲁士蓝能够作为一种染料进行使用，其安全性非常高。经过一系列放大，正极普鲁士蓝材料的充放电比容量达到160 mAh/g，碳负极材料的充放电比容量达到300 mAh/g。经过中试线生产预制，单体电池工作电压在3.2 V左右，能量密度在100 Wh/kg以上。单体电池在穿刺、挤压、外部短路、及破坏后浸水测试的情况下，均没有发生自燃和爆炸等情况，安全性高。 目前，拟搭建5条钠离子电池储能全自动生产线及相关配套设施，研发生产低成本、高安全、长寿命钠离子电池关键材料，实现高性能钠离子电池产品产业化，预计至2026年项目达产后，年产值达约22.5亿元；年亩均产值1666万元。 四、石墨烯传感材料在呼吸式血糖仪中的应用 我国糖尿病人数众多，并逐年上升。血糖检测仪与检测试纸市场规模约为460亿元，然而国外品牌却占市场份额大半。现有血糖仪采取长期有创刺血检测，存在很大感染风险，给病友带来巨大的生理和心理上的痛苦。呼吸式血糖检测无创，吹气即可检测，完美解决市场痛点。 糖尿病患者呼吸的气体中，可检测的VOCs较异常，需要高灵敏度的气体传感器进行识别。但是，常规气敏传感材料检测限与响应恢复能力不足，且难以在复杂气体氛围中实现特异性检测。团队通过对石墨烯带隙和表界面特性的精确调控，实现皮秒级载流子空穴的形成，从而实现对气体分子的快速响应，解决气体传感器灵敏度、选择性和响应恢复迅速的关键科学问题。研发的呼吸式血糖仪可满足确诊病友的日常检查、实现医院、公共场所快速筛查、手机APP记录管理以及网上专家互动诊断等功能，具有无创伤、无痛苦、便捷即时（15s）等特点，是首款呼吸式血糖检测产品。目前已二类医疗器械证书，即将已进入临床阶段。

在化学反应中，量子干涉现象普遍存在。但是，想要准确理解这些干涉产生的根源非常困难，因为这些干涉图样复杂，且在实验上也难以精确分辨这些干涉图样的特征。H+H2及其同位素的反应，是所有化学反应中最简单的。该体系只涉及三个电子，因此比较容易精确计算出这三个原子在不同构型时的相互作用力。在此基础上，通过求解相应的描述化学反应过程的薛定谔方程，就能够实现分子反应动力学过程的计算机模拟，从而做到在微观层次上深入理解化学反应过程。研究团队在2019年先期理论研究

基于导模共振效应的生物检测系统是基于导模共振滤波器共振原理来进行生物样品的检测，具有高灵敏度，高分辨率等优点。主要是依靠检测导模滤滤波器的共振峰值的移动来实现的，当生物分子附着导模共振滤滤波器，就会引起透过或者反射峰值的变化。通过检测峰值的移动量可以分析出生物分子中抗原和抗体的结合度。

实验内容 1、了解 HALL 效应的基本原理； 2、测量 HALL 样品在恒定磁场条件下，霍尔工作电 流与霍尔电压的函数关系； 3、测量 HALL 样品在恒定霍尔工作电流条件下，霍 尔电压与外加磁场的关系； 4、测量变温情况下，温度与霍尔系数，载流子浓度 之间的关系； 5、通过实验得出在不同温度下样品的霍尔系数和载 流子浓度，计算禁带宽

工业企业有很多高温过程，生产过程完成后剩余大量的废热，如果加以回收利用，生产成本会大幅度下降。许多大型工业企业在生产过程设计或系统优化时已经考虑了生产废热的回收利用，但还有企业没有考虑废热的回收。随着废热回收技术的发展，原来被认为不能回收或不值得回收的热量已经可以经济地回收利用。 冶金生产可以回收的废热可能有以下几个方面：高炉、加热炉、炼焦和自备电厂等，其他工业过程包括玻璃、陶瓷等热加工过程的炉窑、石油炼制过程废液。 北京科技大学的废热回收采用先进的无机传热元件将废热从废热介质中提取出来，然后倾注到废热回收介质中生产热水或蒸汽。   无机传热元件有以下特点： 传热能力强：热量在传热元件中以驻波形式传递，元件最远端具有最高的传热能力。 工作工质安全：根据在斯坦佛大学的测试，工质的辐射特性欲金属相同，对动物眼睛(兔)没有刺激作用；对老鼠进行强制灌食没有发现对笑消化系统的不良影响。 工作寿命长：传热元件内部有3层工作膜，靠近金属管壁的一层将工质隔离开来，实现致密保护，避免了金属的腐蚀。 由无机传热元件组成的环热装置具有功率大、体积小、操作简单和免维护等优点。废热回收装置直接安装在烟道或流体通道上，通常之在高度上有少量的提高。 一般废热介质（液态和气态）只要温度高于200℃就可以用来生产蒸汽，而温度在150℃～200℃之间 可以用来生产生活用热，低于150℃的热量虽然也能回收利用，但考虑到烟气中的腐蚀性气体会结露造成设备的腐蚀破坏，通常就不再回收利用。◆经济效益及市场分析 北京科技大学的无机传热传热技术已经在多种工业场合应用，在冶金企业中，已经在加热炉上应用，如坯材车间、轧钢车间等。按照经济效益分析，通常理论投资回收期在0.3年，考虑生产随市场波动等因素，实际工程的投资回收基本上不超过5个月。 以一台30000Nm3/h烟气量的废热回收装置为例。2003年11月签订合同后，装置加工40天完成，建筑安装15天完成，一次试车成功，运行半年节约燃料煤1500t，当地煤价格450元，此项节省67.5万元，生产蒸汽6570t，蒸汽价格90元/t，价值59.13万元。实际项目投资回收期不足3个月。 火力发电厂锅炉的排烟温度只要超过150℃就有回收价值。按照电站锅炉的经验数据，排烟温度每降低30℃，锅炉效率可能提高2％。而这2％的锅炉效率，对于一台300MW发电锅炉将意味着每年千万元的燃料费。如果是燃煤锅炉，还会因为降低煤耗而减轻锅炉磨损，延长锅炉寿命。