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。

1. 成果简介预制缸套然后铸造或装配是采用铝合金制造汽车发动机缸体的一种主要成形工艺。传统的缸套都是用铸铁制造，铸铁耐磨性好，但热导率较低，铝合金导热率是铸铁的 4 倍，采用铝合金制造缸套的优势是迅速将发动机燃烧产生的热量传递出去，避免机油焦化，从而显著提高发动机的升功率（功率密度）。过共晶 Al-Si 合金具有热膨胀系数小、耐磨性好、热导率高、高温性能好等特点，是制造发动机缸套的理想材料。图 1 挤压铸造件              图 2 机加工后零件                 图 3 初生硅和共晶硅分布 采用常规铸造方法成形过共晶铝硅合金，疏松倾向大，强度和韧性低，而且显微组织中初生硅的尺寸难以控制。挤压铸造是液态金属在较高外加压力（百兆帕）作用下凝固成形的一种先进铸造工艺，铸件在低速下充型，高压下凝固，内部致密，组织细小，并能通过热处理强化。 清华大学成功开发了过共晶铝硅合金缸套挤压铸造成形技术，具有非常好的发展潜力和产业化应用前景。2 应用说明采用铝合金制造发动机缸套甚至全铝发动机缸体是国外主要汽车企业开发高性能发动机的重要技术之一。采用喷射沉积加挤压或锻造工艺已有相关产品，但由于工序多、流程长造成生产率低、成本高。清华大学开发的过共晶铝硅合金缸套挤压铸造成形技术具有短流程、近净成形、优质、高效、节能等优点，目前正在与汽车发动机制造企业合作，进行技术评价与应用。 申请国家发明专利 1 项。3 效益分析缸套作为汽车发动机生产中的一个重要配件，其用量大，产品和技术相对独立，原材料充足，设备投资小，适于中小企业给发动机厂配套，特别是适合于已经在给发动机厂配套铝合金活塞等部件的企业发展这一技术和产品，易于在现有客户渠道基础上丰富产品种类，同时较高的技术含量可以避免被简单模仿和恶性竞争。

本发明的基于硅基悬臂梁耦合Ｔ型结直接加热式毫米波信号检测仪器是由传感器、模数转换和液晶显示三大模块组成，传感器模块是由悬臂梁耦合结构、Ｔ型结直接加热式微波功率传感器和开关构成，衬底材料为高阻Ｓｉ，功率通过输入端口对应的ＣＰＷ信号线终端的直接加热式微波功率传感器进行检测；频率检测通过利用直接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为９０度的耦合信号的合成功率实现；相位检测通过将两路在中心频率处相位差为９０度的耦合信号，分别同两路等分后的参考信号合成，同样利用直接加热式微波功率传感器检测合成功率，

本发明的硅基未知频率缝隙耦合式Ｔ型结直接式毫米波相位检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、单刀双掷开关、Ｔ型结功分器、Ｔ型结功合器以及直接式热电式功率传感器所构成，整个结构基于高阻Ｓｉ衬底制作，一共有四个缝隙耦合结构，上方的两个缝隙耦合结构实现信号的频率测量，下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量，在前后缝隙之间有一个移相器；Ｔ型结功分器和Ｔ型结功合器是由共面波导传输线、扇形缺陷结构和空气桥组成；直接式热电式功率传感器由共面波导传输线、两个热电偶和隔直电容所构成，热电偶是由金属臂和半导体

本发明的硅基悬臂梁耦合Ｔ型结间接加热式毫米波信号检测仪器是由传感器、模数转换和液晶显示三大模块组成，传感器模块是由悬臂梁耦合结构、Ｔ型结间接加热式微波功率传感器和开关构成，衬底材料为高阻Ｓｉ，功率通过输入端口对应的ＣＰＷ信号线终端的间接加热式微波功率传感器进行检测；频率检测通过利用间接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为９０度的耦合信号的合成功率实现；相位检测通过将两路在中心频率处相位差为９０度的耦合信号，分别同两路等分后的参考信号合成，同样利用间接加热式微波功率传感器检测合成功率，从而

本发明的基于硅基悬臂梁Ｔ型结间接加热式毫米波信号检测器，主要实现结构包括由悬臂梁耦合结构、Ｔ型结、间接加热式微波功率传感器和开关。悬臂梁耦合结构包括两组悬臂梁，每组悬臂梁由两个对称的悬臂梁构成，两个悬臂梁之间ＣＰＷ传输线的电长度在所测信号频率范围内的中心频率３５ＧＨｚ处为λ／４。功率通过第一间接加热式微波功率传感器进行检测；频率检测通过利用间接加热式微波功率传感器测量两路在中心频率处相位差为９０度的耦合信号的合成功率实现；相位检测通过将两路在中心频率处相位差为９０度的耦合信号，分别同两路等分后的参考

本发明的硅基已知频率缝隙耦合式Ｔ型结直接式毫米波相位检测器是由共面波导传输线、缝隙耦合结构、移相器、Ｔ型结功分器、Ｔ型结功合器以及直接式热电式功率传感器所构成，整个结构基于高阻Ｓｉ衬底制作，一共有四个缝隙耦合结构，上方的两个缝隙耦合结构连接着两个直接式热电式功率传感器，下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量，在前后缝隙之间设置有一个移相器；Ｔ型结功分器和Ｔ型结功合器是由共面波导传输线、扇形缺陷结构和空气桥所组成；直接式热电式功率传感器主要由共面波导传输线、两个热电偶和一个隔直电容所构成，每个热电偶

本发明的硅基已知频率缝隙耦合式Ｔ型结间接式毫米波相位检测器是由共面波导、缝隙耦合结构、移相器、Ｔ型结功分器、Ｔ型结功合器以及间接式热电式功率传感器所构成，整个结构基于高阻Ｓｉ衬底制作，一共设置有四个缝隙耦合结构，上方的两个缝隙耦合结构连接着两个间接式热电式功率传感器，下方的两个缝隙耦合结构实现信号的相位测量，在前后缝隙之间设置有一个移相器；Ｔ型结功分器和Ｔ型结功合器是由共面波导、扇形缺陷结构和空气桥所组成；间接式热电式功率传感器主要由共面波导、两个终端电阻以及热电堆所构成，热电堆是由两种不同的半导体

本发明的硅基微机械悬臂梁耦合间接加热在线式毫米波相位检测器，实现结构包括悬臂梁耦合结构、功率合成／分配器和间接加热式微波功率传感器。悬臂梁耦合结构中，两个结构相同的悬臂梁在ＣＰＷ中央信号线上方，用于耦合部分待测信号，通过锚区与功率合成器相连，耦合信号的功率相等，两个悬臂梁之间ＣＰＷ传输线的电长度为λ／８。悬臂梁下方的ＣＰＷ中央信号线上覆盖了一层Ｓｉ３Ｎ４介电层，用于防止电学短路。参考信号通过功率分配器分成两路信号，分别与两路悬臂梁耦合的信号通过功率合成器合成，功率合成器的输出端连接到间接加热式微波功

1. 成果简介预制缸套然后铸造或装配是采用铝合金制造汽车发动机缸体的一种主要成形工艺。传统的缸套都是用铸铁制造，铸铁耐磨性好，但热导率较低，铝合金导热率是铸铁的 4 倍，采用铝合金制造缸套的优势是迅速将发动机燃烧产生的热量传递出去，避免机油焦化，从而显著提高发动机的升功率（功率密度）。过共晶 Al-Si 合金具有热膨胀系数小、耐磨性好、热导率高、高温性能好等特点，是制造发动机缸套的理想材料。2 应用说明采用铝合金制造发动机缸套甚至全铝发动机缸体是国外主要汽车企业开发高性能发动机的重要技术之一。采用喷射沉积加挤压或锻造工艺已有相关产品，但由于工序多、流程长造成生产率低、成本高。清华大学开发的过共晶铝硅合金缸套挤压铸造成形技术具有短流程、近净成形、优质、高效、节能等优点，目前正在与汽车发动机制造企业合作，进行技术评价与应用。 申请国家发明专利 1 项。3 效益分析缸套作为汽车发动机生产中的一个重要配件，其用量大，产品和技术相对独立，原材料充足，设备投资小，适于中小企业给发动机厂配套，特别是适合于已经在给发动机厂配套铝合金活塞等部件的企业发展这一技术和产品，易于在现有客户渠道基础上丰富产品种类，同时较高的技术含量可以避免被简单模仿和恶性竞争。4 合作方式技术转让或合作开发。5 所属行业领域先进制造。