集成线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型光谱模组及其波长定标（英文）

提出一种集成线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型近红外光谱模组.作为核心分光元件,线性渐变滤光片被紧密耦合在光敏芯片表面.相比于光栅分光方式,模组具有紧凑的光学结构和稳定的光学特性.对此光谱模组进行波长定标实验,并给出了标定准确性评价.实验结果表明,该光谱模组的波长范围为900~1 700nm,波长准确性优于1.3nm,光谱分辨率小于通道中心波长的1.25%.基于此光谱模组的波长定标方法准确、可行,可以被用于微型近红外仪等在线光谱分析领域.     

鲁棒稀疏重构问题的凝聚同伦算法

鲁棒稀疏重构问题是信号处理领域的重要问题,该问题的数学本质是一个NP难的数学优化问题.同伦算法是一类典型的路径跟踪算法,该算法是解非线性问题的一类成熟算法,具有全局收敛性,且易于并行实现.本文考虑同伦算法在鲁棒稀疏重构问题中的数值求解.基于l_∞范数及罚函数策略,我们首先将原始的基于l_0范数的最优化模型,转化为含参数的无约束极大极小值问题,进而构造凝聚函数光滑化模型中的极大值函数,并构造凝聚同伦算法数值求解.数值仿真实验验证了新方法的有效性,为大规模鲁棒重构问题的并行化数值求解奠定基础.     

纳米氧化锡负极材料锂化反应机理的原位透射电镜研究

二氧化锡(SnO_2)材料因具有储量丰富、理论容量高、嵌脱锂电位安全等一系列优点,在锂离子电池负极材料研究中受到广泛关注.然而, SnO_2纳米材料在锂化反应过程中的机理,尤其是第一步转化反应是否可逆尚存在争议.本文利用常规水热法成功制备了平均粒径为4.4 nm的SnO_2纳米颗粒,并在透射电子显微镜中构建了微型锂离子电池原型器件,对SnO_2纳米颗粒在充放电过程中的微观形貌和物相演变进行原位表征.实验结果表明, SnO_2纳米颗粒在嵌锂过程中率先生成了纳米尺寸的中间相Sn,随后发生了合金化反应转变为Li_(22)Sn_5相.脱锂反应后, Li_(22)Sn_5相转变为SnO_2.分析认为,纳米晶界阻碍了Sn颗粒的聚集长大,使得Sn和Li_2O能够充分接触,进而使脱锂反应能够完全进行,生成SnO_2.研究结果对于如何提高SnO_2基电极材料可逆比容量和循环性能具有一定的指导意义.     

3,5-二烷基-1,2,4-三唑衍生物构筑的两个Cu4I4簇配合物的合成、结构和荧光性质

以3,5-二甲(丙)基-4-氨基-1,2,4-三唑为配体,与CuI在H₂O/MeCN混合溶剂热合成了2个构型不同的Cu₄I₄超分子化合物{[Cu₂(aadmtrz) I₂]·CH₃CN}_n(1)和[Cu₂(dptrz) I]_n(2)(aadmtrz=4-((1-氨乙基)-氨基)-3,5-二甲基-1,2,4-三唑,dptrz=3,5-二丙基-1,2,4-三唑),并进行了元素分析,红外,X射线粉末衍射及单晶衍射等表征。2个配合物中Cu₄I₄构型不同,配合物1中,Cu₄I₄簇连结成一个8环椅式-椅式结构,通过配体连接成(4,4)二维菱形格子结构;而配合物2中,Cu₄I₄簇呈畸变的立方烷结构,构成了含有19.5%孔隙率三维孔洞聚合物,其结构可简化为(3,4)-连接的拓朴结构。同时,在常温下研究了2个配合物的固体荧光性质。     

Ru掺杂SnO2半导体固溶体的电子结构研究

运用基于密度泛函理论的第一性原理方法,建立了SnO₂以及不同比例Ru掺杂的SnO₂超胞模型,在对其进行几何优化后计算了Sn_1-xRu_xO₂(x=0,1/16,1/12,1/8,1/6,1/4,1/2)半导体的电子结构,并讨论了其晶格参数、电荷密度、能带结构和态密度(包括分态密度)等性质。结果表明,掺杂后,晶格参数随掺杂量的增加线性减小,与实验值的偏差在4%以内;掺杂后,在费米能级处可以提供更多的填充电子,使得电子跃迁至导带更容易,固溶体的导电性增强。为Sn_1-xRu_xO₂固溶体电极材料的发展和应用提供了理论基础。     

生物燃料电池处理生活污水同步产电特性研究

以某生活污水处理厂缺氧池活性污泥为接种体,以葡萄糖为模拟生活废水,构建双室型微生物燃料电池。利用微生物燃料电池(MFC,Microbial fuel cell)实现生活废水降解与同步产电。研究基质降解动力学及温度对MFC电极过程动力学的影响,明确微生物电化学活性、阳极传荷阻抗、阳极电势、电池产能之间的关系,考察库伦效率及COD去除率。研究结果表明,电池功率输出与基质浓度关系遵循莫顿动力学方程:P=Pmaxc/(ks+c),其中,半饱和常数ks为138.5 mg/L,最大功率密度Pmax为320.2 mW/m2。葡萄糖浓度较小时,反应遵循一级动力学规律:-dcA/dt=kcA,k=0.262 h-1。操作温度从20℃提高到35℃,生物膜电化学活性不断提高,传荷阻抗从361.2Ω减小到36.2Ω,阳极电极电势不断降低,同时,峰值功率密度从80.6 mW/m2提高到183.3 mW/m2。45℃时,产电菌活性降低,峰值功率密度减小到36.8 mW/m2。葡萄糖浓度为1 500 mg/L,温度为35℃时,MFC电化学性能最佳,稳定运行6 h后库伦效率为44.6%,COD去除率为49.2%。     

电容去离子除氯电极的构建及其脱盐性能研究进展

电容去离子技术(Capacitive deionization,CDI)是一种新兴的脱盐技术,通过在电极两端施加较低的外加电场除去水中的带电离子和分子,由于其较低的能耗和可持续性而备受关注。基于储能电池领域近年来的迅猛发展,CDI电极材料实现了从以双电层作用机理为代表的碳材料到法拉第电极材料的跨越,使得脱盐性能有了大幅度提升。Na⁺的去除与Cl^-的去除同等重要,然而,CDI中针对氯离子高效去除的电极材料研究关注较少。本文从CDI装置的构型演变发展出发,系统地归纳与梳理了CDI中关于脱氯电极材料的分类,对比了不同类型脱氯电极材料的特点,并总结了Cl^-去除的机理,分别为基于双电层的电吸附、转化反应、离子插层和氧化还原反应。本文是首篇关于CDI阳极材料的进展综述和展望,为CDI除氯电极的后续研究提供理论基础和研究思路。     

基于电磁拓扑的多腔体屏蔽效能快速算法

提出基于电磁拓扑理论计算开孔多腔体屏蔽效能的快速方法.首先给出双腔体等效电路和电磁拓扑信号流图,并推导孔缝节点处的散射矩阵,给出拓扑网络的散射矩阵方程和传输矩阵方程,获得双腔体的广义Baum-Liu-Tesche(BLT)方程.在此基础上研究了开孔三腔体,包括串型级联三腔体和串并型混合级联三腔体的广义BLT方程.对于串型级联三腔体,其电磁拓扑网络和广义BLT方程在双腔体基础上直接扩展即可获得.而对于串并型混合级联三腔体,通过将位于三腔体公共面上的孔缝等效为三端口网络节点,并根据三端口网络散射参数定义推导获得该节点的散射矩阵,最终得到串并型混合级联三腔体的广义BLT方程.本文方法对双腔体的计算结果与文献结果和实验结果相符合,对3组不同类型和尺寸开孔腔的屏蔽效能的计算结果与时域有限差分法计算结果符合较好.该算法不仅效率高,通过对所有计算结果和实验结果的误差统计分析,表明该算法具有较高的计算准确度.     

基于kinect和unity的虚拟手抓取碰撞检测算法

针对目前碰撞检测算法效率低精度差的问题,提出了一种改进的层次方向包围盒（OBB）算法。首先通过位置关系判断虚拟手是否在物体包围球的邻近区域,然后用OBB和八叉树算法进行详细的碰撞检测,最后利用离散点到虚拟手简化面的矢量计算法实现精确的碰撞检测。实验结果表明,随着三维物体基元数目的增多,这种由粗略到精确递进的检测方式极大的提高了碰撞检测的效率和精度,具有可行性。该算法适用于任何复杂场景中刚体结构模型的碰撞检测,在运行时候不存在滞后情况,显示流畅,而且碰撞检测精度高,完全能够满足虚拟环境实时性和精确性的要求。