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新型微波超材料对空间波和表面等离激元波的自由调控或实时调控
成果介绍超材料(Metamaterial),或其二维形式—超表面(Metasurface)由具有亚波长尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分为等效媒质和空间编码两种形式。由等效媒质描述的超材料(或超表面)我们称之为新型人工电磁媒质,由空间编码描述的超材料(超表面)我们称之为编码超材料(超表面)和数字超材料(超表面)。对于新型人工电磁媒质,人们通过自由设计单元结构、单元排列方式、以及单元各向异性,可以根据意愿控制等效媒质的媒质参数,实现自然界中不存在或者很难实现的介电常数和/或磁导率,进而控制电磁波。本成果对于新型人工电磁媒质对电磁波的调控作用,例如隐身衣、电磁黑洞、雷达幻觉器件、远场超分辨率成像透镜、新型透镜天线、隐身表面、极化转换器、人工表面等离激元器件及混合集成电路等。技术创新点及参数对于编码和数字超材料(超表面),我们提出基于空间编码调控电磁波的新思路。其中,一比特编码超材料选用相位差接近180度的两种基本单元(记为0单元和1单元),按照一定规律排列0和1单元构成超材料,以实现所需的设计功能。当电磁编码采用FPGA控制时,可实现现场可编程超材料,即单一的超材料在FPGA的实时控制下可实现多种功能(例如单波束、多波束、波束扫描、隐身功能等)。市场前景本成果获得国家自然科学二等奖。该项目突破传统模拟超材料的等效媒质表征方法，创造性地提出用 0 和 1 表征的数字超材料，建了数字编码和现场可编程超材料新体系；在国际上率先从微波传输线的角度研究人工 SPP 超材料，提出一种性能优越的超薄、可共形 SPP 传输线，开辟了基于 SPP 模式的微波领域新分支，实现了超材料研究从跟跑、并跑变成走在世界前列的跨越。
东南大学
2021-04-11
在耗散弗洛凯系统的超冷原子中观察到宇称-时间对称性破缺
利用周期性共振光脉冲序列导致的自旋依赖布居数耗散、射频场耦合下的自旋拉比振荡、以及Feshbach共振调制下的相互作用控制，在一个量子系统中同时实现了精密调控耗散、相干和相互作用三大要素，为实现宇称-时间对称的非厄米哈密顿量的量子模拟奠定了技术基础。 实验结果不仅精确地复现了在经典系统中已经观测到的静态哈密顿量的宇称-时间对称性破缺，还利用周期性耗散机制发现了在任意小耗散下的宇称-时间对称性破缺，观察到系统的能量可以在极其微小的耗散下发生不可逆的发散。不同于以往静态哈密顿量的单参数相变，周期性耗散驱动的宇称-时间对称性的相图在频率的参数空间实现延拓，在特定的频率区间，宇称-时间对称性对于耗散有极其敏感的响应。这个现象之前只有理论预言，而罗乐教授小组首次在绝对零度之上500纳开尔文的超冷费米气体中首次观测到。同时这项工作还发现了对称性破缺点附近的慢衰变模式、类比于多光子跃迁的高阶PT对称性破缺等新颖有趣的物理现象。 目前，罗乐教授研究团队正基于非厄米量子体系研究宇称-时间对称哈密顿量的拓扑量子态转换、耗散下的量子相干态保持、以及高阶奇异点附件的超灵敏能谱响应。这些研究将为基于开放量子系统的量子计算和量子精密测量开拓新的前沿。
中山大学
2021-04-13
中国科学技术大学揭示核量子效应在界面超快电荷转移中的重要作用
近日，来自中国科学技术大学物理学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心，国际功能材料量子设计中心(ICQD),合肥国家实验室的赵瑾教授研究团队与王兵、谭世倞教授、以及北京大学李新征教授合作，发现固体-分子界面的超快电荷转移与质子的量子动力学有很强的耦合，揭示了电荷转移过程中核量子效应的重要作用。
中国科学技术大学
2022-07-11
用于水净化的酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 自组装膜和集成设备
膜技术特别是超滤膜技术广泛应用到海水和水体净化、化工分离、医药和食 品等领域。但是，目前的膜材料耐污染能力和选择性均有限，且成本高，限制了 膜技术的广泛应用。该技术通过酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 功能材料的制备、在多孔支 撑体表面组装成自组装膜和集成设备后具有亲水、耐污染、选择性吸附和净化的 性能，可广泛用于海水淡化预处理、含油海水和污水的净化等，并已进行了 200 升/小时自组装膜集成设备现场运行，完全可以产业化。 该技术通过酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 功能材料的制备、在多孔支撑体表面组装成自组 装膜和集成设备，该自组装膜集成设备对海水和含油海水净化后可以分别达到碎 屑岩油藏注水 A3 级标准(SY/T 5329-94)和天津市污水综合排放 1 级标准 (DB12/356—2008)，以及海水淡化反渗透膜的进水(浊度≤0.3NTU, SDI≤4)和向环境 排放及回用的要求(固体悬浮物≤3mg/L，油含量≤8mg/L，COD≤50mg/L)，在 0.1Mpa 压力下的通量大于 500L/m2h，净化 1 吨海水的成本约 0.2-0.3 元人民币，成本低， 可进行重复利用，可代替目前使用的聚合物超滤膜装置（1.7－2 元，材料无法回 收利用，通量低）。 成果水平：国内领先，2 项发明专利 市场分析及前景：该技术研制的自组装膜和集成设备已经进行了 200 升/小时自 组装膜集成设备的现场运行，完全可以进行产业化。年产 100 吨酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3功能材料需要投资 500 万元人民币（包括固定资产和流动资金），可制造处 理 200 万吨水的自组装膜集成设备，需要员工 10-15 人，年利润大约在 1000 万 人民币。1 吨酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3功能材料组成自组装膜后可处理含油海水 2 万吨，核 处理 1 吨含油海水需 0.2-0.3 元人民币。 主要技术指标：该自组装膜集成设备对海水和含油海水净化后可以分别达到碎屑 岩油藏注水 A3 级标准(SY/T 5329-94)和天津市污水综合排放 1 级标准 150天津大学科技成果选编 (DB12/356—2008)。 合作方式：融资 1000 万
天津大学
2021-04-11
富二氧化碳吸收剂溶液中空纤维膜接触器减压再生系统及方法
本发明公开了一种富二氧化碳吸收剂溶液中空纤维膜接触器减压再生系统及方法。它是将富二氧化碳吸收剂溶液经加热器加热,并通过增压泵、液相流量计使增压的富二氧化碳吸收剂溶液进入中空纤维膜接触器的管程进行再生,再生后得到的吸收剂贫液从中空纤维膜接触器的管程下端输出;在真空泵的作用下,由吹扫蒸汽发生器产生的低温吹扫蒸汽,由中空纤维膜接触器的壳程下端进入进行协助再生,再生后的CO2在低温蒸汽的吹扫和真空泵的抽吸作用下,经冷凝器除水后得到高浓度的CO2气体。本发明通过在膜接触器内降压操作代替传统加热再生的方法,降低吸收剂富CO2溶液的再生能耗,可以解决化学吸收法分离燃煤烟气中CO2的高能耗问题。
浙江大学
2021-04-11
一种儿茶酚化合物纳米粒子改性的聚合物复合膜的制备方法
本发明公开了一种儿茶酚化合物纳米粒子改性的聚合物复合膜的制备方法。它包括如下步骤：（1）将芳香族多元胺溶解在去离子水中，得到浓度为1.0～5.0克/升的芳香族多元胺水溶液；将儿茶酚化合物纳米粒子加入到芳香类多元胺水溶液中，得到水相溶液，儿茶酚化合物纳米粒子的浓度为0.001～1.0克/升；将芳香族多元酰氯溶解于正己烷中，得到浓度为0.05～0.2克/升的油相溶液；（2）将聚合物基膜浸泡在水相溶液中1～5分钟，取出后吹干表面残余水滴，再浸泡在油相溶液中，取出后在烘箱中热处理，得到儿茶酚化合物纳米粒子改性的聚合物复合膜。本发明制备的聚合物复合膜具有亲水性好、水通量大、抗污染、抗氧化能力强的优点。
浙江大学
2021-04-13
一种金刚石-立方氮化硼万能型超硬刀具材料和刀具及其制备方法
本发明公开了一种金刚石-立方氮化硼万能型超硬刀具材料和刀具及其制备方法，其特点是以金刚石和立方氮化硼为原料，经预处理与成型后，将坯件装配烧结单元放入高温高压装置中，在压强为7-25GPa温度为1000-2700℃，烧结固溶强化10s～30min，获得晶粒大小均匀，晶界严密闭合，金刚石与立方氮化硼晶界之间硼、碳、氮原子形成高原子密度、三维网状、强共价键的致密结构金刚石-立方氮化硼万能型超硬刀具材料；再将万能型超硬刀具材料加工成等高的圆柱体，两端抛光平整之后加工成边长和厚度均为2～3mm的三角柱体，在真空度1x10-3Pa,温度800℃与钢质合金基底焊接，然后用激光加工成半径为0.4～0.8mm的刀尖圆弧的超硬合金刀具。
四川大学
2016-10-11
Er3+Y3Al5O12Pt-TiO2复合膜及其在催化降解有机染料中的应用
为了解决纳米 TiO2 作为处理工业污染废水的首选催化剂光催化效率不高，且必须采用波长小于 387 nm 的紫外光照射的问题，本发明提供一种将上转换紫外发光材料 Er3+:Y3Al5O12 与 TiO2 复合，提高光催化效率的 Er3+:Y3Al5O12/TiO2 复合膜。并将 Er3+:Y3Al5O12/TiO2 复合膜应用在催化降解有机染料中。 r3+:Y3Al5O12/TiO2 复合膜用于在可见光照射下催化降解有机染料。
辽宁大学
2021-04-11
同济大学化学科学与工程学院吴彤团队在超折叠导电材料方面再获新突破
受到蜘蛛纺丝多级水分管理过程的启发，同济大学吴彤团队使用价格低廉且完全水溶性的聚乙烯醇（PVA）为原料，通过水溶胶静电纺丝，结合水管理的温度梯度脱水/碳化的联合仿生技术，制备出一种逼近超折叠极限厚度（～10μm）和极限比表面（～1370m2/g）的且能够承受100000次以上无损真折叠的碳纤维膜材料（PVA-SFCNFMs）。
同济大学
2021-12-02
一种光反应驱动的聚轮烷状二维超分子纳米组装体系及其制备方法及应用
一种光反应驱动的聚轮烷状二维超分子纳米组装体系及其制备方法及应用，属于周期性的超分子纳米组装体领域。其构筑单元以葫芦[8]脲为主体，以三苯胺衍生物为客体。烯基吡啶盐修饰的三苯胺和葫芦[8]脲首先通过主‑客体相互作用自组装形成二维周期性聚准轮烷状超分子组装体、在可见光照的条件下，客体分子中的烯基结构会发生光二聚反应，使得原来的聚准轮烷状超分子组装体转化为更加稳定的二维周期性聚轮烷状超分子组装体、由于所得的聚轮烷状超分子组装体具有良好的稳定性和水溶性，可以作为富勒烯(C60)的捕获剂，进一步构筑功能性的超分子复合体系，并在光动力治疗方面表现了良好的效果，在医药卫生方面具有比较广阔的应用前景。
南开大学
2021-04-10