Möbius立方体的拓扑结构性质

超立方体网络是目前在超级计算机处理器结构中应用得最广泛的拓扑结构,M(o)bius立方体是超立方体的一种变形,已经被证明它在某些方面具有优于超立方体的拓扑性质.本文指出了n维M(o)bius立方体递归结构的一些重要拓扑性质.     

超声条件下溶胶-凝胶法制备CaSiO_3∶(Pb,Mn)发光材料的研究

采用溶胶-凝胶法并辅以超声技术制备了CaSiO3∶(Pb,Mn)发光材料,对合成物运用荧光光谱、DTA-TG、XRD、FTIR、TEM等手段进行了表征。研究了制备时的物料配比、超声时间及焙烧温度对样品发光强度的影响,找到了最佳的合成条件。结果表明,所得样品其荧光强度约为高温固相法样品的2倍,平均粒径则降低约300 nm。     

Effects of Cone Angles on Nonlinear Vibration Responses of Functionally Graded Shells北大核心CSCD

The nonlinear vibration responses of functionally graded materials (FGMs) shells with different cone angles under external loads were studied. Firstly, the Voigt model was employed to describe the physical properties along the thickness direction of FGMs conical shells. Then, the motion equations were derived based on the 1st-order shear deformation theory, the von Kármán geometric nonlinearity and Hamilton’s principle. Next, the Galerkin method was applied to discretize the motion equations and the governing equations were simplified into a 1DOF nonlinear vibration differential equation under Volmir’s assumption. Finally, the nonlinear motion equations were solved with the harmonic balance method and the Runge-Kutta method, and the amplitude frequency response characteristic curves of the FGMs conical shells were obtained. The effects of different material distribution functions and different ceramic volume fraction exponents on the amplitude frequency response curves of conical shells were discussed. The bifurcation diagrams of conical shells with different cone angles, as well as time process diagrams and phase diagrams for different excitation amplitudes, were described. The motion characteristics were characterized by Poincaré maps. The results show that, the FGMs conical shells present the nonlinear characteristics of hardening springs. The chaotic motions of the FGMs conical shells are restrained and not prone to motion instability with the increase of the cone angle. The FGMs conical shell present a process from the periodic motion to the multi-periodic motion and then to chaos with the increase of the excitation amplitude. © 2022 Editorial Office of Applied Mathematics and Mechanics. All rights reserved.     

轴向运动导电条形板的磁弹性主-内联合共振

研究轴向运动导电条形板的磁弹性1∶3主-内联合共振问题。以轴向运动导电条形板为研究对象,建立磁场中导电条形板的力学模型。利用哈密顿原理建立轴向运动导电条形板的振动方程。当夹支-铰支轴向运动导电条形板发生共振现象时,针对约束边界条件,通过对位移模态函数的设定,利用Galerkin积分法得到了双自由度非线性振动微分方程组。采用多尺度法得到了轴向运动导电条形板在主-内联合共振状态下的幅频响应方程组。通过算例分析,得到了关于一阶共振幅值和二阶共振幅值变化规律曲线图,讨论了磁场强度、轴向速度、外部激振力幅值和轴力对系统振动的影响。结果表明:系统发生主-内联合共振时,一阶共振和二阶共振均被激发,且幅值解呈现多值性和跳跃现象,表现出复杂的非线性特征。     

LAMOST恒星光谱巡天与银河系恒星晕研究

星系的形成和演化问题是当今天体物理的前沿和核心。由于身居其中,而且可以对单个的恒星进行仔细的观测,银河系因此成为了研究星系的形成和演化乃至宇宙学的一个极重要样本。银河系的晕(包括恒星晕和暗物质晕)被证实具有非常复杂的结构,其中所蕴藏的信息使人们有可能揭示银河系的结构、形成和丰富的演化历史,其中的一些特殊天体可以用来探求银河系中央黑洞等当下天体物理的热点问题。LAMOST银河系恒星低分辨光谱巡天是迄今为止最大的同类观测项目,其形成的数据库非常适宜人们开展许多银河系结构和演化方面的工作。文章介绍了LAMOST银河系巡天在银晕和相关结构上正在开展的研究工作,并展示了一些早期的科学研究成果。     

超声条件下溶胶-凝胶法制备CaSiO3:(Pb,Mn)发光材料的研究

采用溶胶-凝胶法并辅以超声技术制备了CaSiO3: (Pb,Mn)发光材料,对合成物运用荧光光谱、DTA-TG、XRD、FTIR、TEM等手段进行了表征.研究了制备时的物料配比、超声时间及焙烧温度对样品发光强度的影响,找到了最佳的合成条件.结果表明,所得样品其荧光强度约为高温固相法样品的2倍,平均粒径则降低约300 nm.     

常规速调管空间功率合成微波源

基于常规速调管,研制了用于开展空间功率合成实验的微波源系统。介绍了50 MW超大功率速调管发射机的系统组成、大功率速调管、相位控制及高功率测试系统等。重点阐述了超大功率速调管发射机的关键技术,并针对超大功率发射机的设计难点提出了具体的解决方案。为提高超大功率发射机的可靠性,设计了基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的感应叠加型全固态调制器。给出了超大功率发射机的测试结果,并探讨了超大功率速调管发射机的改进方法。最后对基于常规速调管,研制用于空间功率合成微波源系统的发展进行了展望。     

基于微流控热泳的生物传感技术※

复杂生命体系中关键分子及微纳生物粒子的高灵敏、高特异检测, 对理解多层次多尺度生物学过程、阐明疾病发生发展机制和探索新型生物标志物等具有重要意义. 微流控生物传感器整合了微流控技术和生物传感技术的诸多优势, 在微量生物样本精准测量方面取得了显著进展. 近年来, 微流控热泳生物传感技术(Thermomicrofluidic biosensing)利用物质在局域温度梯度场中的热泳定向迁移现象, 并结合均相生物传感及信号放大新策略, 实现了复杂样本中生物分子及微纳生物粒子的快速、高灵敏、原位检测. 重点阐述了以热泳为核心的微流控传感技术, 包括微量热泳、热泳-对流耦合、热泳-扩散泳耦合以及热泳-电泳耦合等方法, 总结了不同传感方法的原理、特点及其在生物分子(蛋白、核酸等)与微纳生物粒子(细胞外囊泡、病毒、细胞等)检测中的应用, 并探讨了微流控热泳技术在生物医学检测领域中面临的挑战与未来发展方向.     

高可见光催化降解污染物和产氢活性的Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4异质结

随着人口增长和全球工业化进程加快,人们饱受环境污染和能源短缺问题的困扰.半导体光催化技术作为一种高效、可持续、环境友好、有潜力的新技术,在环境净化和能源开发方面有着广阔的应用前景.到目前为止,人们已开发出多种半导体光催化剂,并广泛应用于污染物降解、氢气制备和二氧化碳还原等领域.其中,化合物K4Nb6O17具有典型的层状结构、合适的电子能带结构、结构易改性以及良好的电荷传输性能等特点,在光催化领域得到了广泛研究.然而,单纯K4Nb6O17仍存在光响应范围窄、光生载流子复合率高等问题,限制了K4Nb6O17的进一步应用.因此,需要对K4Nb6O17进行改性,拓宽其光吸收范围,提高其光生载流子分离效率,从而提高其光催化活性.本研究通过简单焙烧法制备Z型N-掺杂K4Nb6O17/g-C3N4(KCN)异质结光催化剂,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)在复合材料中质量比约为50%.层状K4Nb6O17层板的电子结构通过N掺杂进行调控,拓宽其光响应范围,使其具有可见光响应;同时,形成的g-C3N4位于N-掺杂K4Nb6O17的外层以及内层空间,在这两种组分之间形成异质结,有利于提高光生载流子的分离效率.荧光光谱、时间分辨荧光光谱和光电化学测试表明,N掺杂和异质结的形成有利于增强光生电子-空穴对的传输和分离效率.通过在可见光照射下降解罗丹明B(RhB)和产氢来评估材料的光催化性能.相比g-C3N4(8.24μmol/h)和Me-K4Nb6O17(~1.30μmol/h),KCN复合材料光催化产氢效率(~16.91μmol/h)得到了极大提高,并显示出极好的光催化产氢稳定性能.对于光催化降解RhB体系,KCN复合材料也显示出较好的光催化活性和稳定性,并能很好地将RhB矿化.鉴于KCN复合材料具有较小的比表面积(9.9 m^2/g)且无孔结构,认为比表面积对光催化活性影响较小.因此,与单组分相比,KCN复合材料光催化产氢和RhB降解活性都得到了极大提高,活性的增强主要归功于N掺杂和异质结形成的协同效应,其中N掺杂可以拓宽光捕获能力,异质结形成可提高电荷载流子的分离效率.电子自旋共振(ESR)谱表明,在KCN降解RhB体系中,超氧自由基(·O2^?)、羟基自由基(·OH)和空穴(h^+)作为主要活性物质都参与了反应.结合实验结果可以推测KCN复合材料满足了Z型光催化体系,该体系具有高效的光生载流子分离效率和较高的氧化还原能力.     

氮掺杂HTi2NbO7纳米片的制备及其可见光催化性能

首先,采用高温固相法制备层状前驱体CsTi_2NbO_7,再通过与硝酸进行质子交换形成层状HTi_2NbO_7;其次,在四丁基氢氧化铵(TBAOH)中剥离层状HTi_2NbO_7以获得HTi_2NbO_7纳米片;然后与尿素混合并高温焙烧;最后成功地得到了氮掺杂的HTi_2NbO_7纳米片光催化剂。使用粉末X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线光电子能谱(XPS)、紫外-可见漫反射吸收光谱(UV-Vis DRS)以及N_2吸附-脱附测试等方式对所制备样品的晶体结构、形貌、比表面积、孔分布和光吸收能力等进行详细的表征。研究表明,氮掺杂后减小了HTi_2NbO_7的禁带宽度,从而使光响应范围扩展到可见光区域;掺杂的氮原子主要位于Ti_2NbO_7-薄片的间隙位置,并与氢离子化学键合;与N掺杂的层状HTi_2NbO_7相比,N掺杂的HTi_2NbO_7纳米片具有更大的比表面积和更丰富的介孔结构,这是由于钛铌酸纳米片相对松散且不规则的排列。因此,在降解罗丹明B(RhB)溶液时,N掺杂的HTi_2NbO_7纳米片比N掺杂的层状HTi_2NbO_7具有更加优异的可见光催化活性。