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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
一种用于金属面爬壁机器人的磁吸附提升系统
本发明公开了一种用于金属面爬壁机器人的磁吸附提升系统,包括四组提升子机构,两组提升子机构位于机器人对称两侧,每个提升子机构包括两个支撑架、通过轴承与所述两个支撑架底端连接的磁铁旋转架、固定在所述磁铁旋转架上的旋转架固定座、安装在所述磁铁旋转架上的磁铁、与旋转架固定座轴承连接的提升杆、与所述提升杆连接的H型中间杆和连架杆、与所述H型中间杆连接的主动杆。该提升装置可以满足金属面爬壁机器人的磁吸附稳定性,保证了连杆之间的旋转平稳性和快速性,实现了金属面爬壁机器人的磁吸附状态和磁力脱离状态的快速切换,在吸附状态时实现了吸附的稳定性,在释放状态时实现了磁吸附的消除。
东南大学 2021-04-11
用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器及其检测方法
本发明公开了一种用于换热管内检测的磁致伸缩导波传感器及其检测方法,该传感器包括:外壳;与外壳一端相固定的端盖;与外壳的另外一侧相连的导电钢刷;设置在外壳内部并与其相连的内壳;安装在端盖上,通过穿过内壳的直流导线与导电钢刷实现电连接的航空插座;分别设置在内壳的不同位置上的第一聚磁器和第二聚磁器;以及第一交流线圈和第二交流线圈,该第一交流线圈和第二交流线圈分别缠绕在所述第一聚磁器与第二聚磁器上,并分别与航空插座电连接。按照本发明,由于整个检测过程是通过磁场实现的,属于非接触式检测,因此对被检测换热管内表面状况要求低,无需打磨等特别处理,从而提高了检测效率以及适用性。
华中科技大学 2021-04-11
一种磁纺装置及使用该装置制备微纳米纤维的方法
该发明公开了一种磁纺装置及利用该装置制备微纳米纤维的方法,该装置包括可控制给料速率的给料装置,纺丝喷头,喷头驱动机构和纺丝接收装置,接收装置为水平圆盘,与无刷电机联动,表面有多个竖直支柱,一个为永磁铁,其余为金属细线。  该设备以磁场力代替电场力,整个过程无需高压电作用,有效降低生产成本和安全隐患,同时可批量连续生产微纳米纤维,且制得的纤维排布有序,产量高适合大规模生产,所得纤维有很好的应用前景。
青岛大学 2021-04-13
一种基于双频磁场磁纳米磁化强度的温度测量方法
本发明公开了一种基于双频磁场磁纳米磁化强度的温度测量方法,属于磁纳米测试技术领域。本发明将磁纳米样品放置在待测对象处,对放置磁纳米样品的区域施加双频激励磁场,采集双频磁场激励下磁纳米样品的磁化强度信号,然后从中提取出各次谐波幅值,最后根据谐波与温度的关系构建方程组求解温度。本发明可以快速准确的测量物体温度,特别适用于非接触式温度测量。
华中科技大学 2021-04-14
一种绝缘铁氧体磁芯变压器型高压电源
本发明公开了一种绝缘铁氧体磁芯变压器型高压电源,包括上 磁轭、下磁轭、初级磁芯、次级磁芯、绝缘层;四个初级磁芯分布在 上磁轭和下磁轭之间;每个初级磁芯对应的磁芯柱上安装有多层次级 磁芯;上下相邻次级磁芯之间设有绝缘层;磁轭和磁芯均选用铁氧体 材料;电路结构包括初级线圈电路和次级线圈电路;初级线圈电路包 括初级线圈、方波逆变电路和高频 PWM 整流器,高频 PWM 整流器 将三相交流市电变成直流,方波逆变电路将直流逆变为方波作为初级 线圈输入;次级线圈电路包括次级线圈和全桥整流电路,全桥整流电 路将次
华中科技大学 2021-04-14
一种混合型磁通耦合超导故障限流器及限流方法
本发明涉及一种混合型磁通耦合超导故障限流器及限流方法,本发明中:耦合变压器的一次侧绕组 线圈同快速开关相联且并入 MOA 氧化锌电阻片,二次侧绕组线圈同超导限流材料相串联,继而将一、 二次侧绕组线圈呈反向并联后接入电力系统主回路。在电力系统正常运行时,快速开关处于闭合状态; 当系统发生短路故障后,控制快速开关触发断开,耦合变压器的磁通锁定特性将解除,且超导材料因其 通流大于临界电流设定而切换到高阻态,此时限流器呈现电感-电阻混合式成分进行故障限
武汉大学 2021-04-14
一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头
本发明公开了一种轮毂轴承旋压面的自动化漏磁检测探头,其 包括漏磁检测磁化器和检测探头部件,该漏磁检测磁化器包括 U 型磁 轭和极靴导套,U 型磁轭的两侧板上缠绕有磁化线圈,极靴导套安装 在 U 型磁轭两侧板的顶部,其轴对称位置处开设有通槽,通槽两侧面 形成两磁极平面;该检测探头部件嵌装在两磁极平面之间,其包括探 头芯和用于安装探头芯的探靴,探头芯为板状结构,其上对称开设有 两个与轮毂轴承旋压面配合的弧面凹槽,弧面凹槽内嵌装有用于对所 述轮毂轴承旋压面
华中科技大学 2021-04-14
一种基于多重漏磁检测信号特征值的缺陷评价方法
本发明公开了一种基于多重漏磁检测信号特征值的缺陷评价方 法,包括以下步骤:1)将样件磁化,用探头分别在样件的盲孔和所有 矩形槽上方进行扫查,得到信号曲线计算获得各个 MFL 信号特征值; 2)在数据处理装置中得到 MFL 信号特征值分别与偏离值、提离值的线性方程;3)在数据处理装置中得到 MFL 信号特征值与矩形槽上同一方 向尺寸的线性方程;4)用探头对待测铁磁件进行检测,扫查得到 MFL漏磁信号特征值,根据步骤&nbs
华中科技大学 2021-04-14
一种基于磁致伸缩导波短吊杆索力测量装置及方法
一种基于磁致伸缩导波短吊杆索力测量装置及方法。该装置包 括激励偏置磁化器、接收偏置磁化器、激励线圈、接收线圈、导波测 量仪等组成,根据磁致伸缩效应原理,通过激励线圈长时间激励在短 吊杆内部形成稳态振动,在接收线圈基于逆磁致伸缩效应获得感应信 号,对感应信号进行分析计算得到短吊杆索力。该方法利用磁致伸缩 导波长时间频率激励,在短吊杆中产生稳态振动,停止激励后,通过 提取短吊杆从停止激励到衰减为 0 时段的振动信号,进行频谱分析得 到短吊杆纵向固有频率,通过纵向固有频率与索力的对应关系,得出 短吊杆索力
华中科技大学 2021-04-14
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