成果的背景及主要用途：导墙或隔水墙这种轻型薄壁结构受到脉动压力的交变作用，导致结构物疲劳破坏和强烈振动的危险性，是一个现实的问题，应引起水工结构设计人员的充分重视，也是水利工程研究的一个重要课题。天津大学1996 年至 2000 年先后开展了中国长江三峡工程开发总公司委托的“三峡水利枢纽厂坝隔（导）墙泄洪振动的水弹性模型实验研究”（编号：ZT-96（1）-7）和“三峡工程厂坝隔（左导）墙的优化研究”（CT-98-22-5）的科研项目；2002 年至 2003开展了中国水电顾问集团中南勘测设计研究院委托的“向家坝水电站消力池底板和导(隔)墙结构水弹性模型试验研究”项目；2004 开展了“三峡导墙振动的原型观测研究”。通过这些项目的研究工作，对导墙结构的流激振动和结构优化开展了系统的实验研究、理论分析和原型观测，提出的创新性成果在工程中得到应用，取得了显著的社会和经济效益。 技术原理与工艺流程简介：对于导墙结构流激振动响应往往是其结构设计的控制条件，其结构的安全和结构优化设计与流激振动响应关系密切。但由于泄洪振动的复杂性，即激振源、脉动荷载时空相关和流固耦联效应的复杂性，通过单纯的水力模拟和数值计算难以正确确定导墙流激振动的响应。而采用泄洪激振的水弹性实验模拟可以很好的解决这一问题。水弹性模型是对“结构——水体——地基——动荷载”四位一体的流固振动系统的模拟，它可以同时满足“动荷载”输人系统相似和结构系统动力响应相似，即满足水力学条件和结构动力学条件相似。通过水弹性模拟实验研究导墙结构流激振动的一般规律，建立相应的理论计算模型，开展原型观测，提出导墙结构安全评价的指标以及安全监测、健康振动的理论分析方法，并通过原型观测来验证。技术水平及专利与获奖情况：该项成果达到国际先进水平。 应用前景分析及效益预测：针对三峡工程导墙从水流条件和结构静动力条件两个方面来进行三峡工程导墙泄洪振动及优化研究，研究成果已在工程建设中得到应用、实施，节省投资约 4000 万元，效益明显。 开展了向家坝水电站消力池导(隔)墙结构水弹性模型研究，优化了两个导(隔)墙体型。该研究成果对向家坝导(隔)墙的泄洪振动响应及其整体稳定性提供了科学的评价依据，为工程建设提供了一个强有力关键的技术支撑，相关成果已被设计采用。结合导墙结构原型观测，应用提出导墙流激振动的反分析方法，可为导墙安全运行监测和健康诊断提供了理论依据和技术平台，这种理论方法和技术手段对其他泄洪消能建筑物的安全监测和健康诊断、实时预警都有广泛的应用前景。该成果的理论方法也可推广到溢洪道边墙的流激振动和安全监测。 应用领域：水利水电工程设计和运行管理。 合作方式及条件：技术服务。

无限大刚性障板振动源辐射声场长期以来一直是声学研究中的基本问题之一。本研究考虑了声场的非线性现象，如谐波产生、波形畸变等。特别是有可能将超声非线性效应应用于医学超声谐波成像或测量，为获得更高质量的超声图像提供一种新方法。 　　本项目主要在这三方面进行了研究：1、给出高斯展开法一个较严格的数学基础，改进了求解声源分布函数的高斯展开系数的方法；对高斯函数展开法进行了推广，研究了声学和光学中常用的一些源所辐射的场分布；研究了具有任意分布源声场的解析解，提出了声场分布的二维高斯束展开理论。2、研究了非线性二次谐波声场解析解和计算的新方法，使得非线性二次谐波声场分布计算大大简化；研究了平面和聚焦的活塞声场的二次谐波；在此基础上，给出任意形状和分布声源的非线性二阶声场的一般解析理论。3、建立了一套非线性超声测量系统和显微系统。研究超声显微镜测量液体和和生物媒质的非线性参量B/A的新方法，进行实验测量。 　　主要成果发表在JASA上，引起广泛关注。论文他引8篇，总57次。其中SCI他引7篇，43次。

本发明公开了一种基于单纯形法的泥石流次声定位方法，采用（1）放置泥石流次声检测装置；（2）设定信息空间，确定信息空间各未知量类型，这些未知量为：泥石流发生地点坐标（，，）；泥石流发生时间；次声波传播速度，组成五维信息空间（，，，，）。再经（3）初始化顶点、（4）计算顶点误差、（5）顶点排序；（6）执行单纯形操作步骤。实现泥石流发生地点的定位，经过有限次数的单纯形操作之后，将误差最小的那个顶点坐标作为泥石流发生地点的位置，从而实现泥石流的定位。本发明非线性定位，定位精度高，且基于单纯形操作，实现容易，计算量小。可以满足实时泥石流定位的需要。

本发明公开了一种减振隔振带宽调控的复合道床及其制作方法，包括：三层结构，其中，第一层为普通混凝土层，强度C35?40MPa，厚度h1；第二层为轻质混凝土层，强度C35?40MPa，厚度h2；第三层为普通混凝土层，强度C35?40MPa，厚度h3；h1+h2+h3=30cm，在该总厚度范围内，通过增加第一层和第二层的厚度、减小第三层厚度，提高减振隔振的效果，制得的减振道床预制件减振效果在10?16dB。

本发明公开了一种六自由度主被动复合定位与隔振平台，该平 台包括基础平台(3)和负载平台(1)，其特征在于:该平台还包括执行器 单元(2)，其通过上柔性铰链(213)与所述负载平台(1)连接，通过下柔性 铰链(201)与所述基础平台(3)连接，所述执行器单元(2)为六个，其轴线 相互垂直，各执行器单元包括初级被动隔振机构和次级隔振机构。本 发明的六自由度主被动复合定位与隔振平台，六个执行器单元在空间 呈现立方体构型，每个执行器具有相同的结构特性和控制特性，可实 现六自由度精确定位和精密隔振，可广泛引用

本发明公开了一种周期腔体型低频宽带隙隔振器及制备方法。 该隔振器包括两个或两个以上周期单元。周期单元包括两个薄板主体 和一个环腔散射体，两个薄板主体的外缘用环腔散射体相连以形成一 腔体；周期单元之间用连接块散射体相连。所述制备方法包括如下步 骤：选取材料以制备薄板主体、环腔散射体和连接块散射体；调整它 们的几何参数，使得隔振器的有效带隙频率能覆盖所需隔振环境的振 动频率；校核隔振器是否符合安全条件，从而制备周期腔体型低频宽 带隙隔振器。本发明适用于隔离低频率的振动，且能在保持相应的承 载力的同时实现

团队长期从事纳米材料及纳米结构研究，在长期纳米结构的制备及性能研究基础上，与我国XX工程结合，开展高功率固体激光装置运行环境污染检测方法研究，基于各种纳米结构制作的声表面波传感器检测灵敏度高达pg/mm2（10 12g/mm2）量级，实现了高精密测试，并且针对装置运行环境中不同有机污染物的复杂情况，实现了高选择性、高灵敏度测量，达到了国际领先水平。已通过在线测试并在XX工程中应用，实现订货。 同时在高灵敏度声表面波传感器的研究基础上，团队在声表面波传感器的敏感芯片区建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化锌薄膜、SiO2/ZnO复合薄膜，实现了对环境污染气体的高灵敏度响应，特别是在声表面波传感器芯片上建立了三维纳米结构敏感材料，同时对其化学修饰，以实现化学、生物毒剂的高灵敏度监测，目前正在和中电集团进行相关的联合工作。 该传感器可用于定量检测/监测各种真空、实验室、大气环境中的微量有机污染物、化学毒剂和生物毒剂。

团队长期从事纳米材料及纳米结构研究，在长期纳米结构的制备及性能研究基础上，与我国XX工程结合，开展高功率固体激光装置运行环境污染检测方法研究，基于各种纳米结构制作的声表面波传感器检测灵敏度高达pg/mm2（10‑12g/mm2）量级，实现了高精密测试，并且针对装置运行环境中不同有机污染物的复杂情况，实现了高选择性、高灵敏度测量，达到了国际领先水平。已通过在线测试并在XX工程中应用，实现订货。同时在高灵敏度声表面波传感器的研究基础上，团队在声表面波传感器的敏感芯片区建立了不同的敏感薄膜，如氧化硅薄膜、氧化锌薄膜、SiO2/ZnO复合薄膜，实现了对环境污染气体的高灵敏度响应，特别是在声表面波传感器芯片上建立了三维纳米结构敏感材料，同时对其化学修饰，以实现化学、生物毒剂的高灵敏度监测，目前正在和中电集团进行相关的联合工作。

声子极化激元是极性材料中晶格振动与光场之间的强耦合，有望应用在低损耗纳米光学元器件中。相关的理论研究由黄昆先生于上世纪五十年代提出，目前已经较为成熟。但是实验测量表面声子极化激元直到近年才有较大的进展，主要是因为表面声子极化激元的测量同时需要高的空间分辨率和能量分辨率。目前测量表面声子极化激元的主要方法为近场光学方法（s-SNOM），该方法可以在中红外和太赫兹区间对声子极化激元进行很好的探测。但在远红外区间，由于目前缺少合适的远红外激光光源和探测器，相关材料体系的表面声子极化激元的研究受到很大限制。 近日，北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时和王任飞利用扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱，对ZnO纳米结构中的远红外表面声子极化激元进行了细致的探测。通过在纳米尺度上测量纳米线、纳米片不同空间位置的电子能量损失，探究了表面声子极化激元的性质，得到了表面声子极化激元的色散关系，并研究了其尺寸效应、几何效应等。图1. 左：利用电子束激发和探测纳米线表面声子极化激元。右：测量得到的色散关系。 利用电子显微镜中的电子束来激发和探测声子极化激元具有很多的优点，包括（1）电子显微镜方法具有亚埃的空间分辨率；（2）电子激发具有更高的效率（电子与材料相互作用的散射截面更大）；（3）电子能激发一些非光学活性的模式；（4）电子能量损失谱能得到高q（波矢）值下的信息；（5）电子能量损失谱具有很宽的激发、测量窗口，原则上可以测量从meV量级的振动谱信号至keV量级的芯电子激发谱信号。因此，电子能量损失谱有望极大地推动包括表面声子极化激元在内的相关实验研究。 该工作于2019年7月19日在线发表于学术期刊Nano Letters（DOI:10.1021/acs.nanolett.9b01350），第一作者为北京大学物理学院2016级本科生亓瑞时、王任飞，指导老师为量子材料科学中心和电子显微镜实验室的高鹏研究员。该项研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、量子物质科学协同创新中心等基金的支持。 论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.9b01350

学谐振子在现代科技和生活中具有广泛的应用，大到引力波探测装置，小到我们身边的手机，涉及传感、变频、滤波等重要器件。一般的谐振子器件是互易的，即器件内部或者两个器件之间的声子传递和方向无关。而非互易的谐振子器件对于全双工声子信号收发、声子隔离等有着非常关键的作用，甚至还可以用来对热能进行单向传递，使冷的物体更冷，热的物体更热。图a，基于光力相互作用的非互易声子耦合机制。b，通过控制激光相位，声子隔离度±30分贝连续可调。 光力学是光学和力学相结合的新兴科研领域。光力相互作用可以用于光学和力学模式的精密调控和测量，有着重要的物理意义和实际应用。这个工作中的光力学系统由超高品质因子的氮化硅纳米薄膜和高精细度光学腔构成。激光将声子从纳米薄膜的一个谐振模式转化为光子，再变回另一个谐振模式中的声子。多束激光的物理效应互相干涉，使声子传递增强或者减弱。通过控制激光相位，实现了声子隔离度在±30分贝范围内连续可调（如图所示）。在徐海潭等人之前的工作（Nature 537，80 （2016））中，他们通过拓扑操作实现了瞬态的非互易声子传递，而在最新的工作中，他们通过光力相互作用产生了声子模式间静态的非互易耦合，从而实现了稳定的非互易声子传递。