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一种基于子结构的复合材料弹性参数识别方法
本发明提供了一种基于子结构的复合材料弹性参数识别方法，建立复合材料子结构有限元模型，根据子结构理论对复合材料子结构模型进行动力学缩聚；缩聚后子结构特征矩阵装配到残余结构上，计算得到复合材料全模型模态信息；提取全模型模态数据，计算模态频率对残余结构弹性参数的相对灵敏度；将试验和有限元模拟的模态频率残差的二范数作为目标函数，利用迭代优化算法最小化目标函数。本发明通过考虑了子结构的复合材料建模，将模型待识别部分定义为残余结构，通过全模型模态频率对残余结构弹性参数的相对灵敏度分析和模态振型匹配，采用优化迭代算法识别复合材料待识别参数，节省计算资源，提高计算效率，具有十分重要的工程意义。
东南大学
2021-04-11
在拓扑材料ZrTe5中观察到的spin zero现象
通过研究三维狄拉克半金属材料ZrTe5中量子振荡随磁场倾角的演化，发现在特定角度电阻的量子振荡会突然消失，并伴随出现振荡相位的反转。分析表明这是所谓的spin zero现象，这也是第一次在拓扑材料中观察到该现象。更重要的是，这一现象带来的振荡相位反转，表明广泛使用的确定贝里相的实验方法，在某些条件下会得出错误结论。 拓扑材料在强磁场下由于轨道作用和自旋塞曼劈裂，可能演化出不同的拓扑态，从而为研究这些态之间的转化，即拓扑相变，提供了理想的平台。Spin zero现象是由于朗道能级发生塞曼劈裂，两套劈裂的朗道能级的量子振荡相互叠加干涉引起的，因此可以提取出自旋相关的信息。ZrTe5中spin zero现象的出现，暗示当磁场沿a轴或c轴附近时，ZrTe5的狄拉克能带磁场作用下变成线节点拓扑半金属，而非外尔半金属。所以，spin zero的出现，也可以用于帮助判定拓扑态的类别。图表1：ZrTe5中量子振荡的振幅和相位随磁场角度的变化。
北京大学
2021-04-11
利用自学习系统实现逼近理论极限的光学手性材料设计
随着纳米光子学的发展，具有超颖性质的人工微结构吸引了众多研究。针对日益增长的研究和设计需求，北京大学物理学院方哲宇及其研究团队实现了一种自洽的框架——BoNet，其结合了贝叶斯优化（Bayesian optimization）和卷积神经网络（convolutional neural network），实现了纳米结构对于超强光学手性的自学习。基于此框架，他们将纳米结构设计表示为图形，并输入卷积神经网络进行电场分布和反射光谱的学习，此过程不需要将纳米结构参数化为向量，因此最大化的保留了其几何信息和边界条件。同时，利用贝叶斯优化以实现对纳米结构远场光学手性的优化，并运用其采样样本反复训练神经网络实现自学习。利用BoNet，他们针对远场反射光谱的圆二色性进行优化并逼近了其理论极限(CD = 1)，同时利用神经网络匹配预测的近场电场分布，对获得的强光学手性进行分析解释。 此框架能够被直接推广用于其他光学性质的自学习优化，例如实现反常透射，偏振态调制和相位调制。更进一步的，此方法论能够帮助设计更多的，具有良好光学性质和运用价值的纳米光子学器件，比如消色差超透镜，超灵敏的微传感器以及智能超表面等。此研究同时能够启发更多数据驱动的研究，通过利用人工神经网络和其他机器学习的方法，实现对传统科学研究的新探索，在制药，引物设计，固体结构分析上启发新突破。 该工作于2019年11月19日在线发表于学术期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，题为“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大学物理学院方哲宇研究员是本文的通讯作者，李瑜，徐优俊，姜美玲为该文的共同第一作者，北京大学定量生物学中心来鲁华教授为合作者，北京大学为唯一通讯作者单位。该工作得到得到了科技部、教育部、国家自然科学基金委、北京大学人工微结构和介观物理国家重点实验室、北京大学纳光电子前沿科学中心、量子物质科学协同创新中心、北京大学高性能校级计算平台、北京大学生命科学中心高性能计算平台等单位的支持。用于近远场计算的神经网络结构表征实现了逼近理论极限的高手性，并利用神经网络对近场分布进行分析
北京大学
2021-04-11
二氧化碳电还原反应高效催化材料的研究
本研究设计并合成了无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒，将其应用于二氧化碳电还原反应中 （图 1 ） 。 该研究工作首先通过溶剂热法制备了 AgBiS 2 纳米棒，并将其在空气中煅烧处理，得到了组成为 Ag 0.95 BiS 0.75 O 3.1 的双金属硫氧复合物纳米棒。在进一步电化学还原预处理后，该复合物被转化为无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒。这种新型二氧化碳电还原催化剂在仅有 450 mV 的过电位下，实现了高达 94.3% 的甲酸法拉第效率和 12.52 m A/ cm 2 的甲酸部分电流密度。通过与 AgBiS 2 、 Bi 硫氧复合物及 Bi 2 S 3 参比样品进行对比，发现在电化学还原预处理过程中，金属硫化物中的 -2 价硫会转化为 H 2 S 并离开电极表面，只有金属硫氧复合物中被氧化为 +6 价的硫能保留在催化剂中。后续实验表明 ，这一部分硫能促进水的解离，而甲酸形成过程中所需的 H + 正是来自于 H 2 O 。因此，甲酸的生成被极大程度地促进。另一方面， Ag-Bi-S-O 修饰 Bi 0 纳米颗粒中的 Ag ，有利于电荷在电极中传递，提高了催化剂的电流密度。在过电位为 450 mV 时，更大的电流密度可以提高阴极附近的局域 pH ，而更大的局域 pH 能进一步提升硫促进水解离的效用，同时抑制氢析出反应的发生。因此，无定型 Ag-Bi-S-O 修饰的 Bi 0 纳米颗粒可以在极低的过电位下将二氧化碳高活性、高选择性地转化为甲酸。
北京大学
2021-04-11
绝热保温用丁腈橡胶/聚氯乙烯热塑性弹性体泡沫材料
研发阶段/n内容简介：在国内，八十年代以前，绝热保温材料是以天然矿物等纤维质为代表，改革开放后是以聚苯乙烯等塑料泡沫有机质为代表。目前，我国绝热保温热塑性弹性体泡沫材料主要以阿乐斯等几个中外合资公司生产，产品质量存在品种单一,泡孔不均匀,合格率低等缺陷，为西方发达国家九十年代初的水平。本项目以热塑性树脂PVC和橡胶弹性体(如NBR、EVA等)为主体材料共混，得到橡胶弹性体为分散相、热塑性树脂为连续相材料的共混胶，采用挤出发泡技术，制备低密度热塑性弹性体泡沫材料。该泡沫材料不仅强度高、密度低，表面光滑
湖北工业大学
2021-01-12
基于汽车轻量化的少片簧关键工艺和材料技术研究
项目概况 该项目研究开发出具有自主知识产权的少片簧及关键工艺和材料技术，实现其轻量化、高性能和长寿命要求，形成了具有自主知识产权的承受高应力少片簧的关键制造技术，申请了“承受高应力的高强度变截面簧片及其制造方法”的发明专利（200710132237.5）。 本项目处于国内先进水平，拥有自主知识产权，项目获得2008年度中国汽车工业科技进步三等奖。主要特点 在少片簧优化设计的基础上，采用高洁净度、控制夹杂物形态和减少夹杂物数量、形变细化晶粒、表面无全脱碳的新型高强度弹簧钢，对少片簧进行变截面控温轧制，细化晶粒，减少表面缺陷，优化热处理工艺，减少脱碳，改善韧性；，提高表面应力喷丸的预应力大小和喷丸强度等措施，解决了少片簧在承受应力水平提高后,其强度提高和疲劳性能的匹配问题，以及疲劳性能对表面和内部缺陷敏感性显著增加的问题，稳定和提高了少片簧疲劳性能，实现了承受高应力的高性能、长寿命少片簧开发，可减轻悬架弹簧重量20~30%，提高平顺性约10％，具有明显的省材节能降耗效果。技术指标 少片簧设计应力1000-1200MPa、抗拉强度水平≥1800MPa，减轻悬架弹簧重量约20~30%，提高平顺性约10％，满足台架疲劳寿命和实际使用要求。市场前景 本项目已在依维柯系列轻型客车系列上实现了少片簧的国产化批量生产应用，取代了进口，满足了近万台份依维柯车的高端市场需求，减轻了悬架重量，提高了整车平顺性及乘座舒适性，取得了显著的经济效益，并正推广应用于更多的车型上。鉴于高应力少片簧具有整车轻量化、提高整车平顺性和降低材料消耗和燃油消耗等减重、节能、环保的效果，因此，该项目具有十分广泛的推广应用价值，能显著提高企业产品竞争力，填补该领域的国内空白，具有显著的经济效益和社会效益，其进一步的推广应用前景十分广阔。
南京工程学院
2021-04-13
一种丙烯酸镁-超细水泥双液复合灌浆材料
本发明公开了一种丙烯酸镁-超细水泥双液复合灌浆材料。灌浆材料主料分为A、B组分，其中A组分的成分及重量配比为：超细水泥：水：活性氧化镁：粉剂萘系高效减水剂：硅粉=100：50-100：0-5：0.5-1.5：2-5，B组分的成分及重量配比为浓度为36%-40%的丙烯酸镁溶液：氯化钙：三乙醇胺：过硫酸钠=10-30：0.5-3：0.1-0.5:0.01-0.05。本发明是采用聚合物与超细水泥复合而成的灌浆材料，具有可灌性好、凝结时间可调、浆液结石强度高等优点。本发明在破碎松散地层固结、地基改良、建筑物基础加固等领域具有广泛的应用前景。
西南交通大学
2018-09-18
超分子纳米材料吸附剂在环境污染治理中的应用
本成果将超分子化学与纳米化学进行有机地结合，采用冠醚、环糊精、杯芳烃等超分子主体化合物与与多种纳米材料相结合，制备了一种新型的吸附剂，并应用于刚果红染料的吸附、 解吸； 制得新型的具有捕获分子功能的 β-环糊精/聚乙烯醇纳米纤维膜（β-CD/PVAnfm）。
扬州大学
2021-04-14
一种压入硬度预测材料单轴本构关系的方法
本发明公开了一种压入硬度预测材料单轴本构关系的方法，在具有压头加载单元、变形检出单元和数据处理单元构成的压入硬度检测系统中，压头加载单元采用不同外形压头压入被测材料，变形检出单元检测出被测材料相应的变形并输入到数据处理单元以获得预测材料的本构参数E、σy、n，通过简单的压入硬度预测材料单轴本构关系，以实现材料和在役结构件的单轴本构关系的便携测量。
西南交通大学
2016-10-20
多层包裹纤维增强智能材料过渡层电磁效应影响计算方法
本发明公开了一种多层包裹纤维增强智能材料过渡层电磁效应影响计算方法；其包括建立具有压电、压磁效应的三维物理模型，建立等效数学模型，建立电场、磁场及弹性场耦合的统一本构方程，建立电场、磁场及弹性场耦合的平衡方程，建立过渡层简化为通用非完美界面的等效理论模型，建立强形式和弱形式下的边值问题控制方程，采用扩展有限元法计算得到多层包裹纤维增强智能材料中过渡层对电磁效应影响的数值解。本发明对过渡层进行简化，采用扩展有限元法计算得到多层包裹纤维增强智能材料中过渡层对电磁效应影响的数值解，实现对多层包裹纤维增强智能材料在实际应用中出现的问题进行检测。
西南交通大学
2016-10-19