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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
陆相页岩气高效开发的 CO2 干法压裂技术
与其它页岩气开发的压裂技术相比,本技术方案主要具备以下技术优势及创新性:(1) CO2 干法压裂技术开发陆相页岩气实现了低水耗。据美国国家环境保护局(EPA)统计,2010 年单口页岩气井平均用水量在 0.76×104~2.39×104t(取 决于井深、水平段长度、压裂规模),采用 CO2 干法压裂技术开发国内陆相页岩 气可有效减少对于水的用量,不浪费水资源,不污染地下水。(2) CO2 干法压裂技术开发陆相页岩气对储层伤害小。陆相页岩气储层粘土 矿物含量高,水敏性较强,滑溜水压裂液对储层渗透率伤害严重,CO2 具有良好 的储层保护性能,无残渣,对裂缝壁面和导流床无固相伤害,无水相,消除了水 锁及水敏伤害。(3) CO2 干法压裂技术开发陆相页岩气实现了快返排,国内陆相页岩气储层 压力一般较低,压后返排困难,返排时间长,大量压裂液滞留于井下,CO2 干法 压裂技术压后 CO2 迅速气化,快速排出,返排时间短,返排效率高。(4) 采用 CO2 干法压裂技术开发陆相页岩气藏具有提高页岩气采收率和减 排的双重意义。页岩气藏中吸附气含量范围较宽,CO2 进入页岩储层中时,可有 效置换 CH4 分子,极大的提高页岩气藏的采收率;同时,CO2 可在页岩储层中永 久性封存,对于减少温室气体排放有着积极的意义。(5) 适用于陆相页岩气储层的 CO2 干法压裂液配方的筛选及优化。采用溶解 性及增粘实验筛选 CO2 增粘剂,并对不同工况下的改良的 CO2 干法压裂液的流变 摩阻、滤失特性进行研究,结合储层特征优化干法压裂液配方,最终形成适用于 国内典型陆相页岩气储层的 CO2 干法压裂液配方。(6) 陆相页岩气 CO2 干法压裂工艺设计。在不加砂、加砂两种状况下,针对 国内典型陆相页岩气储层,分析施工过程中裂缝延伸及支撑机理,对 CO2 压裂工 艺的管柱选择、施工排量、砂比等压裂施工参数进行优化,最终形成适用于国内 典型陆相页岩气藏的干法压裂技术工艺。(4)合作条件(1) 有独立承担民事责任能力的企业法人,具有良好的信誉基础和积极向上 的事业激情。(2) 有相应的投资能力,并且具备一定的市场开拓能力。(3) 有一定的启动资金和市场经验,具备较强的品牌经营意识。
西安交通大学 2021-04-11
一种各相绕组线圈拆分布置的永磁同步直线电机
本实用新型公开了一种电枢各相绕组线圈拆分布置的永磁同步直线电机,包括次级和初级,初级电枢绕组多相供电,相数为 q,每相采用单一线圈和独立铁芯,各铁芯按其绕组电相位分开布置在次级上,然后用非导磁材料刚性联接形成一个整体初级。不同相绕组线圈分开布置,在空间上形成了与旋转电机相似的各相绕组对称特性,能有效减小边端磁阻力和电磁脉动等推力波动成分。本实用新型直线电机除具有一般直线电机具有的传动结构简单、系统加减速响应快、定位精确等优点外,还能大幅减少直线电机中各推力波动成分,是一种尺寸小、推力大而波动小的高性
华中科技大学 2021-01-12
一种碳氢燃烧火焰中气相碱金属浓度的检测方法
本发明公开了一种碳氢燃烧火焰中气相碱金属浓度的检测方法, 该方法包括如下步骤:获取火焰在可见光波长区域的自发射光谱强度, 并修正以获得修正后的自发射光谱强度;根据火焰类型以及修正后的 自发射光谱强度计算获得火焰温度和碱金属发射谱线强度;根据火焰 温度和碱金属发射谱线强度计算火焰中基态碱金属原子数浓度,并计 算获得火焰中总的碱金属原子数浓度;根据碳氢燃烧火焰中总的碱金 属原子数浓度计算获得火焰中气相碱金属的质量浓度。本发明无需通 过标定来确定模型系数,易于实现,适用于对高碱碳氢燃料燃烧火焰 中气相碱金属浓度的精确检测。
华中科技大学 2021-04-13
固相力化学制备聚合物纳米复合材料新技术
传统制备聚合物/层状无机物纳米复合材料的方法如插层复合法工艺复杂,需要加入增容剂或对层状无机物进行有机化处理,此外单体插层聚合涉及复杂的化学反应,而熔体插层则要求聚合物的熔体粘度低。针对传统插层复合法存在的问题,本项目将固相力化学方法引入聚合物/层状无机物纳米复合材料领域,利用磨盘形力化学反应器独特的三维剪结构所提供的强大挤压剪切力场和粉碎、混合、分散及固相力化学反应功能,在磨盘碾磨过程中同时实现层状无机物的粉碎、片层滑移和剥离,聚合物的粉碎和嵌入,聚合物与无机填料的固相分散和混合,得到聚合物/层状无机物复合粉体,再经进一步加工成型,可制备用途广泛的聚合物/层状无机物纳米复合材料,如具有良好力学性能的结构材料和具有导电、导热、电磁屏蔽、阻隔或隔音降噪的功能材料等。 主要技术指标: 可制备具有良好力学性能的结构材料及具有导电、导热、电磁屏蔽、阻隔或隔音降噪的功能材料等; 所制备的PP导电导热纳米复合材料的电导率可达5.2×10-4 S×cm-1,导热率可达0.69 W×m-1×k-1; HDPE导电导热纳米复合材料的电导率可达10-3 S×cm-1, 导热系数可达2.2 W×m-1×k-1 建设投产条件(投入资金情况、需要的厂房、使用配套设施状况等): 需要带分级装置的磨盘形力化学反应器、双螺杆挤出机及注射/热压成型机。
四川大学 2023-05-15
维多层的Mn-Bi-Te材料可以用来实现多种拓扑相
基于对Mn-Bi-Te家族成员MnBi 2
南方科技大学 2021-04-14
YEJ系列电磁制动三相异步电动机
山东山博电机集团有限公司 2021-06-18
锂电池管理系统AI算法研究
本项目聚焦于锂电池管理系统在智能化监测与预测中的关键痛点,尤其拟面向电池容量衰减预测、SOC/SOH估计不准、电池剩余时间不准确、MAP/SOP估算等方面。通过引入人工智能算法,构建融合机器学习与深度学习的电池状态预测模型,拟实现高精度SOC(荷电状态)与SOH(健康状态)估计的优化,提升电池管理系统的智能水平与安全性。 解决方案方面,项目基于实地检测磷酸铁锂电池充放电数据构建训练集,采用轻量级线性回归模型及改进型人工神经网络进行建模优化,并结合特征工程技术提高预测精度。同时,设计适用于边缘计算的部署方案,使模型可在BMS嵌入式硬件平台实时运行,降低对计算资源的依赖。 在竞争优势方面,项目成果具备算法轻量化、部署便捷、预测准确度高、兼容性强等特点,特别适用于电力储能、电动汽车等对安全性和可靠性要求高的场景。相比传统BMS方案,该AI算法可显著提升电池使用效率与寿命,精准估算SOC/SOH,降低维护成本。 目前项目成果已在合作企业内部储能设备中开展应用测试,初步反馈表明荷电状态预测准确度提升40%左右,电池健康度准确度提升40%左右,系统响应及时,具备较高实用性和推广价值。专家评审一致认为,该项目在智能电池管理系统方向具有较强的创新性和实际应用前景。
西南大学 2025-05-12
复合物理场协同强化菜籽蛋白糖基化改性的方法
其他成果/n一种复合物理场协同强化菜籽蛋白糖基化改性的方法,包括如下步骤:1)菜籽蛋白的制备;2)菜籽蛋白溶液的配制;3)蛋白质‑糖混合溶液的配制;4)微波‑超声波复合物理场协同处理;5)离心分离;6)透析与干燥。其中,步骤3)中,微波的功率为200~500W,超声波的功率为100~300W,反应体系的温度为60~70℃,反应时间为6~10min。本发明利用微波快速加热效应和超声波的机械搅拌与加速扩散作用,可避免反应体系出现局部高温现象,使糖基化反应更为均匀;同时微波的电磁场与超声波的空穴作用会在反应体系中形成超临界高温与高压的微环境及界面浓缩现象,从而避免传统湿热法下由于长时间持续高温作用而产生褐变物质,消除了色泽对产品的影响。
武汉轻工大学 2021-04-11
能源动力中多相流热物理基础理论与技术研究
这一项目以新一代大型电站锅炉、核反应堆及蒸汽发生器、流化床、石油天然气高效开采和储运等设备中的复杂多相流与传热传质问题为具体研究对象,同时对上述具体工业应用中带共性的基本现象进行重点研究,以便得出具有普遍意义的多相流热物理理论,取得深入系统的成果,既为上述工业发展提供扎实的理论基础,又为建立多相流热物理新年的学简直体系作出贡献。
西安交通大学 2021-01-12
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