砷化镓光阴极直流高压注入器研究进展

主要介绍自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上的砷化镓光阴极直流高压注入器的研究进展,并讨论其驱动未来高重复频率短波长自由电子激光器的差距。通过综合砷化镓阴极寿命的三大影响因素,提出了其工作寿命的定性物理模型;通过该模型对阴极和注入器进行优化,在直流高压电子枪上得到了5mA,32min的连续稳定输出;测量了电子束在4.8mA下归一化发射度约为4.0πmm·mrad,阴极热发射度约为0.6πmm·mrad,电子束本征横向能量约为92meV,250keV电子束在距离阴极90.6cm处纵向均方根长度约为11.5ps。这一束流状态已经基本满足FEL-THz需求。     

利用微悬臂梁表面应力研究聚N-异丙基丙烯酰胺分子的构象转变

提出了一种基于微悬臂梁传感技术研究大分子折叠/构象转变的新方法.通过分子自组装的方法将热敏性的聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)分子链修饰到微悬臂梁的单侧表面,用光杠杆技术检测温度在20-40 ℃之间变化时由于微悬臂梁上的PNIPAM分子在水中的构象转变所引起的微悬臂梁变形.实验结果显示:在升温过程中,微悬臂梁的表面应力发生了变化并且导致微悬臂梁产生了弯曲变形,这个过程对应着微悬臂梁上的PNIPAM分子从无规线团构象到塌缩小球构象的构象转变.在降温过程中,微悬臂梁发生了反方向的弯曲变形,这对应着PNIPAM分子从塌缩小球构象向无规线团构象的构象转变.整个温度变化过程中构象转变是连续进行的,而在低临界溶解温度(约32 ℃)附近转变幅度较大,这与自由水溶液中PNIPAM分子的无规线团-塌缩小球构象转变相对应.实验结果还显示:由于PNIPAM分子在塌缩过程中氢键的形成和链段间可能的缠结效应,整个温度循环过程中微悬臂梁的变形是不可逆的且有明显的迟滞效应.     

介质对配合物稳定性的影响——Ⅳ. Cu(SCN)+-NaNO3-tert-Butyl Alcohol-H2O体系，25℃

本文用分光光度法确定了25℃下配阳离子Cu(SCN)⁺在NaNO₃-叔丁醇-水介质中的稳定常数。混合溶剂中叔丁醇组成为0，5，10，15，20和25 wt%，离子强度范围为0.2～3.0 mole·dm^-3，溶液的pH=1.5～1.6。基于Pitzer理论用最小二乘多项式逼近法，确定了混合溶剂中配合物热力学稳定常数。讨论了配位反应的一级介质效应。     

直流光阴极注入器电子束壁损失初步研究

真空度被认为是影响GaAs阴极寿命的最重要参数之一,电子束在阴极附近的壁损失会导致真空度下降。基于高斯分布模型,研究了中国工程物理研究院自由电子激光相干强太赫兹源（FEL-THz）直流光阴极注入器电子束在束线管壁上的损失情况。通过理论分析、数值计算、束流动力学模拟、热力学分析及电子束初步出束实验研究,证明了FEL-THz电子束壁损失能达到W量级,必然引起真空度下降和阴极寿命缩短,这是目前限制出束的重要原因之一。研究表明,为维持电子束持续稳定工作,应将注入器阳极后的管道尺寸扩大到至少45 mm。     

收集振动能的摩擦纳米发电机设计与输出性能

随着全球变暖和能源危机的到来,寻找减少碳排放的可再生能源成为人类文明面临的最紧迫挑战之一.振动作为一种常见的机械运动形式,在人们的日常生活中普遍存在.利用多种原理收集振动能量将其转化为电能成为研究热点.基于接触生电和静电感应原理的摩擦纳米发电机(TENG)为收集振动能量提供了一种可行的方法.本文设计了一种接触分离式TENG.推导了TENG的电极间电压-转移电荷量-板间距离(V-Q-x)之间的关系,结合实验分析了负载电阻、振动频率等因素对其输出性能的影响关系,当振动频率为1—6 Hz时,每个工作循环内电荷的转移量几乎相同,而电压和电流随着频率的增大而增大,频率为5 Hz时,最大输出功率达到0.5 m W.运用COMSOL软件对TENG进行模拟仿真,揭示了其在接触分离过程中电势以及聚合物表面电荷密度的分布和变化规律,为高效收集振动能量的摩擦纳米发电机及自供能振动传感器设计提供理论与实践支撑.     

基于蒙特卡洛分析的稳健性优化方法——以白金纳米粒子沉积过程为例

以白金纳米粒子在超临界二氧化碳中的沉积过程的稳健性优化问题为例,首先采用Chrastil模型对白金纳米粒子的沉积过程构建溶解度拟合方程,并进行参数拟合优度分析.然后采用蒙特卡洛仿真方法分析了现有质量约束和成本约束等条件下的沉积过程溶解度最优解,并进行敏感度分析,然后对过程参数进行调整优化,进一步分析了溶解度稳健性最优解,最后提出了基于蒙特卡洛仿真分析的多种约束条件下的过程最优稳健解获取方法.     

海藻酸钠引导合成纳微复合结构ZnFe_2O_4及其在锂离子电池中的应用

使用海藻酸钠作为结构导向剂,通过溶剂热法原位合成了不同形貌的含碳ZnFe_2O_4锂离子电池负极材料.利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和拉曼(Raman)光谱等对复合材料的形貌和结构进行表征,通过恒电流充放电、循环伏安曲线(CV)和交流阻抗谱(EIS)等对复合材料的电化学性能进行了测试.结果表明,在不同形貌的复合材料中,具有类蒲公英状纳微复合结构的含碳ZnFe_2O_4的电化学性能最佳:在1000 mA/g的电流密度下循环100周后依然保持2100 mA·h/g的比容量.还探讨了海藻酸钠在材料形成和制作极片过程中的作用及其对电池性能的影响.     

水热法合成氮化硼晶体过程中的关键影响因素

在水热条件下成功合成了氮化硼晶体 ,为了优化实验条件 ,本文对实验过程中的影响因素进行了研究 ,包括反应温度、反应原料的种类、配比以及反应时间。通过对XRD和TEM测试结果的分析可以知道 ,当反应原料摩尔配比N2 H4·H2 O∶H3 BO3 ∶NaN3 ∶NH4Cl为 1∶1∶3∶1时 ,在 4 0 0℃下反应 4 8h是水热法制备氮化硼晶体的最佳实验条件。     

周期光照下液晶弹性体简支梁的振动响应研究

液晶弹性体(LCE)因其具有快速的光热响应和可逆变形等特性,在能量转换、软机器人和非接触控制等领域具有广泛的应用前景。本文利用液晶弹性体在外部光刺激下可与机械变形耦合的特性,建立了LCE简支梁的动态模型,研究了其在周期光照下的弯曲振动现象。首先建立了LCE简支梁的光驱动控制方程,然后通过振型叠加法获得方程的半解析解,再用Matlab软件编程计算其变化规律。计算结果表明,周期光照可以使LCE简支梁发生周期性振动,梁跨中的振动幅值可以通过阻尼因子、热弛豫时间、光照强度、光照周期和光照时间率来调节,振动平衡位置可以通过光强与热弛豫时间来调节,振动反应时间可以通过热弛豫时间与阻尼来调节。本文结果对光驱动运动的控制和光机能量转换系统的设计具有一定的指导意义。     

无冗余可变难度值平行区块链协议

为解决传统区块链协议的可扩展性差问题,提出一种结构化且安全高效的区块链协议。将单一链扩展为多条平行链来提高区块链吞吐量,并设计交易验证模式解决交易冗余问题。提出可变难度值的出块机制,提高协议适用性并保证其平稳运行。通过设计适用于平行链的区块序列化机制,优化区块确认延迟。分析区块链关键性质和潜在安全威胁以保证安全性。实验评估结果表明,本文协议可有效改善区块链的吞吐量、确认延迟等性能,可以解决区块链可扩展性问题。