第一性原理研究O2在CrN4掺杂石墨烯上的氢化

掺杂是调制graphene催化特性的有效方法. 掺杂的Graphene, 因其具有对氧还原反应具有较高的活性, 而作为一种新型高效质子交换膜燃料电池阴极材料. 采用包含色散力校正的第一性原理的密度泛函理论方法(DFT-D)系统的研究了O2在CrN4掺杂的Graphene上的吸附和氢化特性. 结果表明: (1) O2倾向于以side-on模式吸附在Cr顶位, 形成O-Cr-O三元环结构, 吸附能为1.75 eV; (2) O2在CrN4-Gra上更倾向于直接分解成O+O, 并进一步氢化为O+OH, 反应的限速步为O2的分解, 相应的反应势垒为0.48 eV.     

FeN4掺杂对富勒烯催化特性调制的第一性原理研究

因其较好的稳定性和催化活性,非金属N与金属共掺杂的富勒烯（C60）作为新型氧化还原反应（ORR）催化剂受到了人们的广泛关注。采用基于密度泛函理论的第一性原理方法系统地研究了FeN4掺杂对C60催化特性的调制规律,揭示了O2在FeN4掺杂的C60上的吸附和氢化特性。结果表明：（1）O2倾向于以side-on模式吸附在Fe的顶位上,O-O键平行于C60的球切面,与Fe形成O-Fe-O三元环结构,对应的吸附能为1.48 eV。（2）O2的氢化反应路径可以分为两条：（i）O2先解离为O + O,然后氢化为O + OH。O2的解离为反应的速控步,势垒为2.82 eV。（ii）O2先氢化形成OOH结构,然后解离。氢化为反应的速控步,势垒为2.83 eV。     

由一道习题引发的实验探究与思考

一道经典习题, 因对平行于透镜主轴的光线经透镜折射后形成亮斑的差异认识不足, 被误讲多年. 本 文以实验为依据, 对其中的问题精准剖析     

7.8GHz power generation device design using a rectangular dielectric-loaded waveguide

In this paper, we present a design where a bunched relativistic electron beam traversing inside the rectangular dielectric-loaded (DL) waveguide is used as a high power microwave generation device. Two kinds of methods of calculating the electromagnetic (EM) field excited by a bunched beam are introduced, and in the second method the calculation of EM pulse length is discussed in detail. The desired operating mode is the LSM_11 due to its strong interaction with the electron beam. For the designed 7.8~GHz operating frequency, with a 100~nC/bunch drive train of electron bunches separated by 0.769~ns, we find that high gradient (>30~MV/m) and high power (>160~MW) can be generated. An output coupler is also designed which is able to extract the generated power to standard waveguides with a 94% coupling efficiency.     

不同宽厚比H形截面钢梁抗冲击性能

基于经实验校核的非线性有限元模型,对受横向冲击作用的H形钢梁进行了有限元分析。设计不同宽厚比组配的H形钢梁,分析H形钢梁跨中受横向冲击的动态响应和应力发展过程,并研究宽厚比对H形钢梁抗冲击性能的影响,重点讨论了腹板厚度、翼缘厚度对冲击力平台值和峰值以及耗能的影响。分析结果表明,两端铰接H形钢梁在跨中受冲击载荷作用下的变形模式主要为弯曲变形。相同冲击能量下,冲击力平台值主要受翼缘厚度的影响,冲击力峰值主要受腹板厚度的影响。翼缘厚度对钢梁抗冲击性能的影响要大于腹板厚度。本研究可为不同宽厚比H形钢梁的抗冲击设计提供依据和参考。     

轴向荷载下功能梯度材料圆柱壳的动力屈曲

基于Donnell壳体理论和经典板壳理论,利用Hamilton变分原理得到轴向荷载作用下材料属性呈幂律分布的功能梯度材料圆柱壳的动力屈曲控制方程。根据圆柱壳周向连续性设出径向位移的函数表达,利用分离变量法求解得到功能梯度材料圆柱壳在轴向荷载作用下的动力屈曲临界荷载的解析表达式和屈曲解。利用MATLAB软件编程计算,讨论了径厚比、梯度指数、环向模态数、轴向模态数等对功能梯度材料圆柱壳动力屈曲临界荷载的影响。结果表明:圆柱壳的临界荷载随临界长度的增加而减小;冲击端为夹支的临界荷载比冲击端为简支的临界荷载大,说明约束条件对临界荷载有较大影响;圆柱壳的临界荷载随着模态数的增加而增大,说明临界荷载越大,高阶模态越易被激发;屈曲模态图随着模态数的增加而复杂化。     

45T混合磁体外超导磁体真空系统的研究

根据45T稳态混合磁体外超导磁体实验装置对试验平台的真空要求,外超导磁体运行在4.5K的低温环境下,为了超导磁体的正常稳定的运行,需将超导磁体系统置于具有一定真空度的杜瓦中,且杜瓦真空水平要求苛刻。设计了45T混合磁体外超导磁体真空系统,最后通过对外超导磁体线圈的检漏,对比了设计参数,结果表明,该真空系统可以稳定运行,满足设计要求。     

冲击作用下夹层充液薄壁半球壳组合结构的动力响应

采用DHR9401作为加载工具对充液夹层构形的薄壁半球壳组合结构受质量块冲击的动力响应进 行了实验研究。给出了冲击力和内压力时程曲线,结合实验变形过程的观察可以看出,冲击引起半球壳的动 力响应可分为4个阶段:冲击点处的扁平化;壳面凹陷形成塑性铰并向外扩张;冲头对塑性棱区的压平以及弹 性恢复。实验结果表明,双层充液球壳在受到载荷冲击时,由于液体作用使外壳受到的局部冲击转化成面载 荷均匀加载在内壳上,使之具有更大的承载能力。采用夹层充液组合构形的半球壳组合结构的耐撞性有了很 大的提高,在一定的冲击能量下,内部的球壳变形量很小,可以提供有效的安全防护空间。     

Partial evolution based local adiabatic quantum search

Recently, Zhang and Lu provided a quantum search algorithm based on partial adiabatic evolution, which beats the time bound of local adiabatic search when the number of marked items in the unsorted database is larger than one. Later, they found that the above two adiabatic search algorithms had the same time complexity when there is only one marked item in the database. In the present paper, following the idea of Roland and Cerf [Roland J and Cerf N J 2002 Phys. Rev. A 65 042308], if within the small symmetric evolution interval defined by Zhang et al., a local adiabatic evolution is performed instead of the original “global” one, this “new” algorithm exhibits slightly better performance, although they are progressively equivalent with M increasing. In addition, the proof of the optimality for this partial evolution based local adiabatic search when M=1 is also presented. Two other special cases of the adiabatic algorithm obtained by appropriately tuning the evolution interval of partial adiabatic evolution based quantum search, which are found to have the same phenomenon above, are also discussed.     

液体弹珠及其研究进展

润湿性是固体表面的重要性质之一,主要由表面的化学组成和微观几何结构共同决定。不粘连表面是指具有特殊的表面形貌及性能,使得诸如尘土、水、冰以及污染物较难黏附的特殊表面。液体弹珠是被高疏水性颗粒包裹形成的不润湿的液滴,可以稳定地静置于固体及液体表面。本文介绍了液体弹珠的结构和制备方法,综述了液体弹珠的静态力学性能及其在磁场电场下的响应性能,探讨了这种新型不粘连体系用于移动和控制微量液滴的独特优势,展望了其发展趋势以及应用前景。