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耦合分子振子同步化的能量代价及其最优设计原理的研究
北京大学物理学院/定量生物学中心欧阳颀课题组在Nature Physics发表题为“The energy cost and optimal design for synchronization of coupled molecular oscillators”（文章网址：https://www.nature.com/articles/s41567-019-0701-7）文章，揭示了互相耦合的分子振子达到同步化所需的热力学代价，表明分子振子的同步化需要额外能量耗散，并揭示了能量耗散与所能达到的最优同步化效果及耦合的最佳设计之间的关系。 振子之间的同步化现象在自然界是非常普遍的现象，许多非线性理论与实验很好地回答了很大一部分非线性振子中的同步化问题。然而，对于分子振子而言，他们的振荡节律由随机的、大噪声的生化反应所决定，与之前相对成熟的非线性理论所涉及的情况有所不同。这类分子振子的同步化规律，尤其是同步化所需的热力学代价尚不明确。 欧阳颀课题组与美国IBM T. J. Waston 研究中心/北京大学定量生物学中心杰出访问教授的涂豫海教授展开合作研究，首次在理论上阐明了实现分子振子同步化所需的热力学代价。该研究提出一个简单而普适的随机理论模型，假设不同的分子振子之间被一些额外的分子间化学反应耦合起来从而使彼此的相位相互靠近，用以描述一般的可产生同步化振荡的分子振子。在这个理论模型中，研究者们找到了单分子稳定振荡状态的概率密度的解析解，由此计算了不同条件下的能量耗散，并通过平均场近似得到了该振荡出现同步化现象的条件。通过比较不同条件下的能量耗散，研究者发现，若要实现分子振荡的同步化，除去驱动单个分子振荡的能量以外，还必须要有一部分不为零的额外的能量耗散。除此以外，当外界条件给定能量耗散的大小时，虽然可以通过调整模型中的参数达到各种不同的同步化效果，但是可以达到的最优的同步化效果由给定的能量耗散所限制。当能量耗散小于一个临界值时（这个临界值大于驱动单个分子振荡的能量）同步化是不可能的，给定的能量耗散越大，所能达到的最优同步化效果越好。该结论具有一定的普适性。随后研究者在蓝藻的生物钟系统中检验了该理论，验证了生物体内的分子振荡体系确实需要额外的能量来实现同步化。 北京大学物理学院博士生，欧阳颀课题组的张东良为该文章的第一作者，涂豫海教授为通讯作者，合作者包括欧阳颀教授和美国加州圣地亚哥分校的博士后曹远胜博士。
北京大学
2021-04-11
一种模块化的能量回馈式牵引供电装置及控制方法
本实用新型涉及一种模块化的能量回馈式牵引供电装置，该装置包括： （1）一个多绕组变压器。该变压器由一个原边绕组和多个副边绕组组成，原边绕组接交流电网，采用星形连接，每个副边绕组连接一个PWM整流器单元，各副边绕组的连接方式相同，均采用三角形连接。 （2）多个PWM整流器单元。所有整流器单元的直流输出都并联到直流母线上作为为该供电装置的总输出。 （3）一个中央控制器，该中央控制器与各PWM整流器单元通过CAN网络互联。控制采用电压电流双闭环控制，直流电压外环设置在中央控制器上，基于同步旋转坐标系的电流内环设置在各PWM整流器单元上。 本供电装置具有易于模块化、容量大、能量双向传输、功率因数高、电流谐波小和直流电压稳定之显著优点。
北京交通大学
2021-04-13
一种托卡马克等离子体破裂能量处理装置及处理方法
本发明公开了一种托卡马克等离子破裂能量处理装置及处理方 法，所述能量处理装置包括压敏电阻、脉冲电容单元、电阻单元、逆 变单元和控制单元；所述压敏电阻、脉冲电容单元、电阻单元依次并 联在直流母线的正极和负极之间，脉冲电容单元的正负极与直流母线 的正负极对应连接；所述逆变单元直流侧输入端的正极连接直流母线 的正极，直流侧输入端的负极连接直流母线的负极。本发明主要应用 于可控核聚变托卡马克等离子体破裂能量处理，具有储能、吸能、耗 能与能量回馈再利用的多重处理功能，可有效的吸收和处理由与等离 子体耦合的线圈
华中科技大学
2021-04-14
中国科学技术大学完成首个确定性的暗能量理论实验检验
中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰院士团队与南京大学组成的联合研究组在暗能量探测领域取得重大进展，利用抗磁悬浮力学系统在实验室环境中对一种重要的暗能量理论——变色龙理论进行了实验检验，未发现该理论预言的“第五种力”，从而排除了其作为暗能量的可能。
中国科学技术大学
2022-09-02
一种具有高传输效率可快速连续调节能量的降能器
本发明公开了一种具有高传输效率可快速连续调节能量的降能 器，包括碳化硼能量粗调单元、石墨能量精调单元、束流准直器组、 运动控制模块、真空模块；碳化硼能量粗调单元实现能量的初级步进 调节，提高了束流传输效率；石墨能量精调单元可实现束流能量的连 续精准调节；准直器组可对束流发射度进行有效抑制，通过改变孔径 实现了发射度的选择；运动控制模块可分别对碳化硼和石墨能量调节 单元进行快速运动控制，保证了能量的快速调节；真空模块创造并维 持了真空环境。本发明的降能器可以实现束流能量的高传输效率、快 速、连续调节，
华中科技大学
2021-04-14
一种基于能量原理的深部岩体爆破开挖诱发振动预报方法
本发明提供一种基于能量原理的深部岩体爆破开挖诱发振动预报方法，包括如下步骤：⑴采用量纲 分析方法，建立了基于能量平衡原理的峰值振动速度预测公式；⑵针对深埋地下隧洞爆破开挖，在洞壁 布置振动监测仪，记录爆破过程的岩体振动波形，获取围岩振动响应；⑶根据深埋地下隧洞爆破参数和 场地环境，计算出每段炮孔所装炸药爆炸能量及被开挖岩体的应变能，再结合实测的爆破振动峰值速度， 采用多元回归分析方法计算出预测公式中的未知系数，实现深部岩体爆破开挖诱发振动的预报。本发明 方法大幅度提高了深部岩体爆破开挖诱发振动的预报精度，可广泛应用于交通、水电、矿山等深埋地下 工程爆破开挖诱发振动的预报。
武汉大学
2021-04-13
高密度低合金粉末冶金结构件制备新技术与应用
本技术基于粉体流变塑变特性和改性原理，创立了一条通过优化粉体粒度组成、改善粉体塑性变形能力，采用一般成形与烧结设备制备高密度低合金粉末冶金结构件的新途径。其主要工艺流程为：首先根据水雾化铁粉颗粒的形状和粒度特征，按比例进行合批，添加母合金粉末和增塑剂（Polylub）混合后，在还原炉（温度760-820℃）中进行塑化处理，再添加专用润滑剂(C38H76N202)及石墨，获得具有良好压缩性和成形性的混合粉末；混合粉末在室温状态下，经模压成型，高温烧结后得到高密度粉末冶金结构件。与传统工艺相比，该新工艺具有以下特点和创新点：①以国产水雾化铁粉为主要原料，通过综合利用优化粉末粒度组成、添加母合金粉、增塑剂进行塑化处理，再添加石墨和润滑剂等制备高密度低合金成型粉末，显著提高了原料粉末的压缩性和成形性，为生产高密度粉末冶金结构件提供了原料保障；②针对产品结构和形状特点，改造设计了三上三下专用模架及自动送料系统，实现自动移粉，采用模壁润滑技术，有效控制了产品成分和密度的均匀性，生产效率提高1倍；③可以采用传统压机和烧结设备，所需新增投资少，制造成本低；④与原机械加工的结构件相比，具有尺寸重复性好、运行噪音低、耐磨性好、使用寿命长等特点，生产成本较机加工工艺降低47%以上，较国外温压成形工艺降低60%以上。相关产品已申请国家专利20多项，其中5项授权为国家发明专利，10项授权为国家实用新型专利。
北京科技大学
2021-04-11
高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术
2019年上海市技术发明特等奖
燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：
1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。
2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。
3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。
4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。
本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。
金属双极板
金属双极板连续冲压成形
金属双极板多工位连续激光焊接
金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备
金属双极板生产
上海交通大学
2021-05-11
高功率密度燃料电池薄型金属双极板及批量化精密制造技术
项目成果/简介:2019年上海市技术发明特等奖燃料电池“高功率密度、大功率输出、长寿命运行、低成本制造”是长期制约燃料电池汽车规模化推广的国际难题，变革燃料电池核心部件，采用金属双极板替代现有石墨双极板，是破解难题的有效途径。上海交通大学来新民教授团队历经十余年研发，与上汽集团、新源动力、上海治臻等企业开展产学研合作，发明了薄型金属双极板设计与制造新方法、新工艺和新装备。主要发明如下：1、提出了“岛群-流道”复合的大规模并联流场均匀分流原理，解决了现有叉分流道分流的过约束问题，创建了错层密封的冲压单极板背对背焊合方法，发明了薄型金属双极板“两板三场”新构型。2、揭示了大面积超薄板细密流道的成形回弹及焊接变形规律，建立了细密流场成形及焊接的残余应力分析模型，发明了极板多步成形误差补偿与激光焊接变形抑制技术。3、提出了“非晶碳耐蚀-石墨微晶导电”的涂层性能综合原理，探明了石墨微晶纵向生长机制；提出了非晶碳沉积过程伴生石墨微晶生长的控制方法，发明了非晶-微晶复合涂层及其磁控溅射制备技术。4、发明了耐蚀导电复合涂层的多腔连续磁控溅射等工艺装备，研制了融合多步成形-多工位焊接-多腔溅射的金属双极板生产装备系统，创建了我国首条金属双极板批量化生产线。本项目获授权中国发明专利37项，申请PCT专利5项，牵头和参与制订国家标准13项，发表SCI论文91篇(全球双极板主题论文数第一)。开发的金属极板在国内率先通过5000小时车载工况寿命考核，在国内金属极板市场上占主导地位；成果应用于我国首辆金属极板燃料电池轿车与客车、首个上汽P390型115kW车用全功率电堆开发，为上汽、东风、长城等国内金属极板燃料电池汽车开发提供了自主可控的核心技术。金属双极板金属双极板连续冲压成形 金属双极板多工位连续激光焊接金属双极板多腔连续磁控溅射工艺装备金属双极板生产知识产权类型:发明专利 、 其他技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级计划/专项类别:国家高技术研究发展计划、上海市科技创新行动重大项目等
上海交通大学
2021-04-10
一种适用于低用户密度小区上行链路的能效优化方法
本发明公开了一种适用于低用户密度小区上行链路的能效优化方法，具体为：首先基站初始化计算用户密度临界值λ0(α)，根据用户发送的导频信号确定当前路径损耗因子α0，然后基站根据已经使用的信道个数计算当前小区用户密度λ′，最后判断如果当前小区用户密度λ′小于λ0(α0)时，则调用等功率控制算法，否则调用信道反转功率控制算法。本发明适用于用户端配备单天线，基站端配备任意天线的小区场景，能够提高低用户密度小区上行链路的能量效率，从而提升整个网络上行链路的能效。
华中科技大学
2021-04-11