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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
一种海洋混凝土结构用高强耐蚀铁素体/贝氏体双相钢筋及其制备方法
本发明涉及一种海洋混凝土结构用高强耐蚀铁素体/贝氏体双相钢筋及其制备方法,钢筋具有铁素体/贝氏体双相显微组织,其中贝氏体所占比例为50%?60%,钢筋的化学成分重量百分比含量为:C:0.015%~0.020%,Si:0.45%~0.55%,Mn:1.1%~1.5%,Cr:10.5%~11.2%,Ni:1.0%~1.5%,Mo:0.8%~0.95%,V:0.03%~0.06%。本发明通过多元素复合合金化设计,结合钢筋成型中的控轧控冷,获得的钢筋具有高强韧的铁素体/贝氏体双相组织,同时具有优异的耐海洋氯离子侵蚀的高耐蚀性,可在严酷海洋侵蚀环境的混凝土结构中实现长寿命服役。
东南大学 2021-04-11
高速铁路高强度及防污闪型腕臂支撑绝缘子的研制及应用
本成果来自省部级科技计划项目,2012年获中国铁道学会铁道科技二等奖(主持)。其创新性如下:①首次研究高速条件下电气化铁路腕臂支撑绝缘子抗弯强度特性;②首次研究高速条件下过电压与绝缘子闪络特性;③首次研究高速条件下绝缘子机械特性与电气特性之间的内在联系。经济指标如下:①给出高速动车组运行条件下绝缘子抗弯强度容量选择建议值;②高速铁路过牵引供电系统过电压与绝缘子闪络间的关系,以及不同污秽等级区域绝缘子爬距的建议值;③为高速铁路腕臂支撑绝缘子的设计、制造、安装、维护提供建议规则,提高设计可靠性。
西南交通大学 2016-06-27
高强度高透水性能构建海绵城市透水路面关键材料与技术研 发
我国拥有幅员辽阔的内陆水域,如何安全、高效的完成特定水域的巡逻和水 文信息监测工作一直是我国水文水利建设的重要组成部分。 水面无人船是一种无人操作的水面舰船平台,配备先进的控制系统、传感器 系统、通信系统和武器系统,可以最大程度上填补水域测量领域载人船无法到达或不易到达的危险、浅滩、近岸等空白区域,真正做到高精度、自动化、高效益,可广泛应用于常规测绘、水利水文、航道、环保和灾害应急等行业及其他相关部门。 本项目的产品,是在“制造强国”国家战略指导下,符合国家和地方政府政策重点鼓励发展的高技术、智能装备、高附加值项目,符合国家经济结构和产业结构调整的相关政策和导向。本研发团队联合上海交通大学和上海市船舶自动化工程研究中心,共发表 SCI 论文 200 篇以上,拥有授权发明专利 40 项。
江南大学 2021-04-13
翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-中柱节点
本发明公开了一种翼缘摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁?中柱节点,包括中柱、两根分别位于中柱两侧的梁、横穿过中柱的形状记忆合金杆、位于梁翼缘内侧的L型支架、位于梁腹板中间位置的剪切板、位于梁翼缘外侧的摩擦耗能器;摩擦耗能器包括梁翼缘外侧的钢板、填充于钢板和梁翼缘之间的耗能摩擦片、穿过梁翼缘将钢板、耗能摩擦片、L型支架连接在一起的高强螺栓。本发明通过引入摩擦耗能器,以显著提升节点的稳定耗能能力;同时利用形状记忆合金的超弹性,以实现节点的自复位性能;通过合理设计节点构造,以提高节点处楼板布置的便利性和构件的可更换性,并加强梁翼缘抵抗局部屈曲变形的能力。
东南大学 2021-04-11
腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁-边柱节点
本发明公开了一种腹板摩擦型形状记忆合金杆自复位钢框架梁?边柱节点,包括钢柱、位于钢柱一侧的钢梁、横穿过钢柱的形状记忆合金杆、位于钢梁翼缘内侧的L型支架、位于钢梁腹板中间位置的摩擦耗能器;摩擦耗能器包括连接钢柱翼缘和钢梁腹板的槽钢、填充于槽钢和钢梁腹板之间的耗能摩擦片、以及穿过钢梁腹板并将槽钢、耗能摩擦片和钢梁腹板连接在一起的高强螺栓。本发明可以提高节点处楼板布置的便利性,加强钢梁翼缘抵抗局部变形能力的同时,增强形状记忆合金杆与钢梁端的锚固作用;有效提高节点的自复位性能和滞回耗能能力的同时,提高构件的可更换性。
东南大学 2021-04-11
锅炉中储式钢球磨制粉系统的自适应模糊控制系统
中储式钢球磨煤机已广泛用于国内外火电厂,但中储式钢球磨煤机制粉系统的能耗较高。由于磨煤机是一个具有非线性、大滞后和不确定性扰动的多变量对象,目前几乎所有控制系统均未投入,制粉电耗相当高。本项目以多变量控制理论、模糊控制理论及自适应优化理论为基础,在充分考虑了制粉系统特点后,采用基于不同控制理论的实用控制策略。
东南大学 2021-04-10
水平连铸高品质稀土高速钢的开发及产业化
本成果目前仍处于进一步研究阶段,已完成了第一套水平连铸机的设计,包括高速钢结晶器,研究了浇铸温度、连铸拉坯速度、拉坯曲线工艺、铸坯的冷却工艺、中间包烘烤、保护渣对连铸成功和连铸坯质量的影响;同时,还开展了稀土在高速钢中作用机理研究。/line2006年,江苏省成果转化计划批准对本项目进行资助,新增总投资22,000万元,其中研发投入2,800万元,产业化投入19,200万元。
东南大学 2021-04-10
铁素体不锈钢中非金属夹杂物控制关键技术
铁素体不锈钢作为一种以铬为主要合金元素的钢种,具有含镍不锈钢所具有的成型性、耐蚀性、抗氧化性等性能,同时由于成本低、耐应力腐蚀性能优异等显著特点,被称为经济型不锈钢,而被广泛的应用于电梯面板、建筑装饰和汽车排气系统等领域。在超纯铁素体不锈钢生产过程中,为了有效固定不锈钢中的 C、N 元素,Ti 元素常常作为合金元素而被大量加入。如果控制得当,生成的 TiN夹杂物将作为铁素体异质形核的核心,促进等轴晶的生长,同时还能起到细化晶粒、沉淀强化等作用。然而,如果控制不当,在连铸坯表面生成大量的 TiN 夹杂物,将严重影响冷轧板的表面质量,如导致白色条纹缺陷等。因此,很有必要开展铁素体不锈钢中非金属夹杂物控制关键技术研究。(1)铁素体不锈钢冶炼 Ti-N 积控制技术。在超纯铁素体不锈钢冶炼过程中,常常加入 Ti 元素固定不锈钢中的 C、N 元素,形成的 TiN 夹杂物能够促进等轴晶的生长,起到细化晶粒、沉淀强化等作用。然而 Ti-N 积如果控制不当,会在连铸坯中形成分布不均匀的 TiN 夹杂物,轧制过程中密集分布的 TiN 夹杂物将沿轧制方向延展,最终在冷轧板表面形成白色条纹缺陷。图 1 所示为不同 Ti-N 积条件下对应的冷轧板表面白色条纹缺陷发生率:当 Ti-N 积大于 0.0025 时,白色条纹缺陷率急剧增加同时也将大于 20%。因此需要将 Ti-N 积控制在 0.0025 以下。(2)氧化物异质形核技术。铁素体不锈钢连铸坯中 TiN 夹杂物的形核主要包括两种方式,即均质形核与异质形核。异质形核可以影响 TiN 夹杂物在连铸坯中的数量、尺寸以及分布,更有利于 TiN 夹杂物均匀地分布在连铸坯中。对由 Mg、Al、Si、Ca 四种元素组成的共 15 种氧化物进行异质形核核心的考察发现,促进TiN 形核的氧化物主要包括五种,分别为 CaO、Al 2 O 3 、Al-Ca 氧化物、Mg-Al 氧化物和 Mg-Al-Ca 氧化物,而这其中又以含 Ca 的氧化物,即 CaO、Al-Ca 氧化物和Mg-Al-Ca 氧化物为主。值得注意的是,钢中的含 Si 氧化物,即 SiO 2 、Si-Ca 氧化物、Al-Si 氧化物、Mg-Si 氧化物、Mg-Al-Si 氧化物、Mg-Si-Ca 氧化物、Al-Si-Ca氧化物以及 Mg-Al-Si-Ca 氧化物均不能有效的促进 TiN 夹杂物异质形核。而钢中未发现MgO作为TiN夹杂物的异质形核核心的原因可能为钢中没有纯的MgO夹杂物。(3)连铸坯表面精准扒皮技术。采用 Aspex 观测和统计 TiN 夹杂物在铁素体不锈钢连铸坯表层的分布情况,结果表明:越远离连铸坯的表面,TiN 夹杂物的数量密度呈减小的趋势,平均尺寸呈增大趋势。尤其是在连铸坯表层下 4mm 范围内,TiN 夹杂物的数量密度很大并且由表层向内呈快速递减的趋势。同时在连铸坯表层 10mm 内,TiN 夹杂物的数量在平行于內弧面的分布是不均匀的,尤其是在连铸坯表层 4mm 内,TiN 夹杂物的数量密度很大并且分布极不均匀。因此,为了避免在超纯铁素体不锈钢冷轧板表面生成白色条纹,建议将连铸坯表层的扒皮厚度为 4mm。
北京科技大学 2021-04-13
一种空间钢框架高温下试验加载与测试装置
本实用新型公开了一种空间钢框架高温下试验加载与测试装置,涉及钢结构抗火试验技术领域,包括反力架、千斤顶、千分表、温度传感器和激光测距仪,所述千斤顶通过滑块安装在反力架上,千斤顶的前端设有千分表,空间钢框架安装在地面凹槽内,空间钢框架的外部设有火灾试验炉,所述千斤顶的施压端安装有延伸至火灾试验炉的施压棒体;本实用新型的加载与检测装置适用于空间钢框架结构,通过耐高温钨钢棒传递压力千斤顶的力,有效的避免了加载装置直接受高温的影响;通过利用激光测距仪可以测试框架任一点的坐标值,通过不同时间下的坐标值,可以方
安徽建筑大学 2021-01-12
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