优先出版
为提高时效性，文章一经录用即全文上网，内容未经编辑或有瑕疵，请以最终出版的版本为准。
摘要 +
动力电池作为新能源汽车的核心动力装置，其精准建模对于动力电池的运行状态估计、全生命周期故障诊断、多工况安全管控等具有重要意义。以P2D模型为代表的电化学模型作为能从微观尺度表征电池内部电化学反应过程的机理模型，其对于动力电池的老化、生热行为的准确描述是电池单体容量衰减、内阻增加、受热不均以及电池模组性能不一致评价的重要依据。文章梳理了目前锂离子动力电池电化学建模的最新研究进展，剖析了电化学模型与等效电路模型、老化模型、热模型的耦合方法及应用现状，重点针对电化学模型的参数繁多且辨识困难的问题，对比分析了单粒子模型、带液相单粒子模型、电化学平均值模型、固液相重构模型、一维电化学模型等动力电池电化学模型降阶方法的优势与不足，指出了电化学模型降阶表征的关键难点，并对电化学模型降阶重构方法的研究趋势进行了展望，以期为动力电池电化学模型的降阶重构研究指明方向。
摘要 +
溶液法是生长低缺陷高品质碳化硅（SiC）单晶的重要方法，针对6英寸溶液法生长SiC单晶系统，建立了感应加热和热质传递全局数值分析模型，考虑了洛伦兹力、离心力、热浮力以及表面张力对溶液流动的耦合作用，研究了晶体旋转对溶液中速度场、温度场、碳浓度场、晶体生长速率以及坩埚壁面碳溶解析出的影响规律。结果表明，溶液中洛伦兹力的存在使得低晶体转速下的流场十分复杂，晶体转速需要控制在合适的范围内，使得生长界面下方由输运决定的碳浓度分布与生长界面处由温度决定的碳浓度分布相协调，才能获得均匀且高的SiC单晶生长速率。晶体转速过小使得SiC单晶生长速率很低，过大导致生长速率径向均匀性下降，转速为25 rpm时SiC单晶的平均生长速率较高且沿径向分布均匀性较好。进一步分析了溶液—坩埚交界面碳组分的溶解和析出，定位了坩埚壁面溶解较快区域和SiC多晶颗粒生成区域，并结合速度场预测了多晶颗粒的去向。研究结果为溶液法生长6英寸SiC单晶提供了科学依据。
摘要 +
本研究采用双电子半经典渐近态强耦合方法，系统研究了N6+（1s）离子与H（1s）原子碰撞体系在0.25–225 keV/u能区内的单电子俘获过程。计算得到了自旋平均与自旋分辨的总截面、主量子数n分辨以及轨道量子数nℓ分辨的截面数据，并与现有实验结果及多种理论方法的计算结果进行了系统对比分析。计算结果表明，总截面在低能区对能量依赖性较弱，而在高能区则呈现单调递减趋势。态分辨截面分析显示，低能区各子壳层之间存在显著的多通道耦合效应；而在中高能区，截面在轨道量子数ℓ上的分布趋近于统计规律，即电子更倾向于被俘获至具有较高ℓ值的轨道。研究结果进一步表明，对高电荷态离子碰撞体系的准确建模需同时考虑高激发态通道间的耦合效应及电子关联作用。然而，不同理论方法在低能区表现出显著差异，说明对进一步开展具备态分辨能力的实验测量有迫切需求。本工作提供的截面数据，对天体物理和实验室等离子体的诊断建模研究具有重要参考意义。本文数据集可在科学数据银行数据库https://www.scidb.cn/s/3a6Vji中访问获取。
摘要 +
旋转圆柱阴极具有较高的理论靶材利用率，已经普遍应用于各行各业的薄膜制备中。在其等离子体研究方面，相对于平面阴极，旋转圆柱阴极的等离子体放电输运过程涉及三维体系，对此传统模型的计算量大且收敛性差，导致仿真困难。鉴于此，本文利用二维粒子网格/蒙特卡洛（PIC/MCC）模型计算等离子体密度和电势分布作为自洽背景场，再通过三维检验电子蒙特卡洛（ MC）方法跟踪电子运动实现三维等离子体放电仿真。在此基础上，以等离子体密度投影作为刻蚀通量，耦合元胞自动机（CA）方法和检验粒子MC方法分别实现三维靶材刻蚀和粒子沉积仿真，从而构建了阴极磁场-等离子体放电-靶材刻蚀-薄膜沉积的全链条三维仿真体系。结果表明，该三维仿真体系能够精准预测圆柱阴极的工作状态，其中靶材利用率为85.81%，与实际误差低于2%，沉积In/Sn摩尔比为11.76，与实际相差6.6%，载板上粒子分布与实际薄膜厚度分布吻合，沉积均匀区长度为1730 mm，与实际误差仅为1.1%。
摘要 +
飞秒激光激发非线性材料是目前太赫兹的关键产生技术之一。它由于具有超快时间分辨、超宽频谱分布等优点，已广泛应用于太赫兹表征与测量、感知与成像等方面。然而通过微结构等对太赫兹波的调控方法只能对太赫兹传输过程进行调控，且面临设计困难，工艺复杂等障碍，难以在产业上广泛应用。本文通过引入脉冲整形系统改变飞秒激光脉冲的时间色散，可以直接调控飞秒激光与铌酸锂晶体的相互作用过程，从而对太赫兹产生过程进行直接调控。同时，本文利用冲击受激拉曼散射模型与黄昆方程，对太赫兹波的产生过程进行仿真模拟，证明了利用飞秒激光脉冲时间色散调控太赫兹波的可行性。这一结果对于未来基于铌酸锂晶体的片上太赫兹源主动调控具有重要的借鉴意义。
摘要 +
散射截面和反应速率系数是阐明分子气体态-态碰撞传能机制的重要参数，也是进行非平衡气体动力学建模的重要依据。本文采用动力学模拟中的准经典轨迹方法（ QCT）计算了90个不同初始振动态组合的N2(v)+O2(w)碰撞过程，详细讨论了各个振动激发、解离反应通道的贡献和演变趋势。研究发现，O2和N2在振动-振动能量交换（ VV）通道的贡献比较接近，振动-平动跃迁（ VT）通道主要以O2为主；总解离截面主要来自O2单解离通道，交换解离其次，N2单解离和双解离通道的贡献相对较小。基于QCT数据集，训练了性能良好的神经网络模型（相关系数R值达到0.99） ，可用于预测N2+O2态-态碰撞的总解离截面。和仅采用动力学模拟方法相比，计算成本降低了约91.94%。在5000-30000K高温范围内，给出了VV/VT速率系数的解析表达式。
摘要 +
随着激光冷却原子分子技术和全空间电子离子成像技术的日益成熟与发展，运用动量成像技术研究冷原子特征属性和碰撞动力学是一个新兴方向，并且发展了一系列高分辨的电子离子探测装置，在冷分子反应、里德堡原子、核衰变、BEC光电离与冷等离子体、冷原子与离子/电子碰撞、冷原子相干控制、强场超快等研究方向取得一系列创新成果。本文综述了相关领域具有代表性的仪器以及相应的重要成果，最后对成像技术在冷原子上述各相关研究领域中的应用做了相应的总结，并展望了未来的发展趋势。
摘要 +
低维材料体系得益于其本身极高的载流子迁移率以及灵活的集成性，在太赫兹探测领域被研究并展现出极大的应用潜力。目前利用软件对半导体太赫兹探测进行仿真分析所依赖的结构主要面向体材料，而对于低维材料体系的太赫兹探测仿真分析则相对空白。本文章首次对单层MoS2场效应管中等离子体波效应的太赫兹探测进行了仿真分析，并且系统地阐述了利用等离子体波进行太赫兹探测的原理以及分析过程。通过调整不同的结构参数和外场条件，该单层MoS2场效应管太赫兹探测器最大的直流电压信号输出可以达到14μ V。该信号随着栅极与漏极之间的偏置电压呈现复杂的变化趋势，通过研究发现该变化趋势与偏置电压引起的载流子浓度变化以及随之改变的动量弛豫时间相关。该文章有望进一步指导低维材料太赫兹探测器的设计。
摘要 +
针对传统低频电天线存在的体积庞大与高功耗问题，基于压电谐振原理的磁电（ magnetoelectric，ME）天线展现出显著的优势。然而，磁电复合材料中的粘接层与压电相、铁磁相之间的声学阻抗失配现象，严重阻碍了磁-机-电耦合过程中的应力传递效率，进而限制了磁电复合材料的磁辐射强度。为提升磁发射性能，本文设计了一种高界面应力传递特性的磁电复合材料，其具有类三明治的结构，由Pb（ Zr,Ti） O3压电纤维复合材料（ macro fiber composite，MFC）压电层、均匀填充MoS2的环氧树脂粘接层，以及FeBSi（ Metglas）磁致伸缩层组成。通过向粘接层引入二维填料MoS2，有效改善了粘接层与铁电相、铁磁相之间的声阻抗匹配特性。系统研究了MoS2填充量对PZT MFC/Metglas磁电复合材料磁发射强度的影响规律。实验结果表明，当MoS2填充量为1 wt%时，该复合材料在最佳偏置磁场条件下的磁发射强度达到了331 µT，相较于未填充MoS2的磁电复合材料提升了1.5倍；在距离发射源1 m处，磁发射强度可达2.7 nT。结合声阻抗匹配理论，深入探讨了电-机-磁耦合过程中的应力传递机制。此外，通过采用幅移键控（ amplitude shift keying，ASK）调制技术，验证了基于MoS2改性的PZT MFC/Metglas磁电复合材料在信号无损传输方面的有效性。本研究提出的粘接层优化方法，为通过增强应力传递效率提升磁电响应性能提供了一种简便高效的技术途径，同时为低频水下通信、地下传感以及分布式无线网络等小型通信系统的发展提供了新的技术方案与理论支撑。
摘要 +
TATB是目前安全性能最好的炸药，TATB造型粉颗粒经压制成型的高聚物粘结炸药（ PBX）在军事中具有重要的应用。在应力作用下，TATB造型粉颗粒体系的演化决定了成型药柱的细观结构和整体质量。TATB造型粉颗粒体系在力载作用下的结构演化和力学特性变化难以表征。本研究采用X-μCT层析成像与同步原位力载相结合的方法，通过对CT图像处理与分析，建立了TATB造型粉颗粒体系的三维孔隙网络模型（ PNM），基于该模型获得了接触数量、接触面积、接触强弱、配位数等关键特征参量的演化特性。结果表明，0~5 MPa下，随着应力的增加，TATB造型粉颗粒体系中颗粒接触数量呈下降趋势，减少率为53.3%；总接触面积减少率为31.5%，但强弱接触占比几乎维持不变；颗粒体积平均增加率为45.50%，平均配位数由7.27增加到9.44。该项研究揭示了颗粒在成型过程初期的力学行为演化规律，实现了颗粒体系力载过程的三维、定量、原位分析，对炸药颗粒压制过程的力学特性的认识有重要科学意义和工程意义。
摘要 +
深入理解螺旋波等离子体中的低磁场密度峰值现象,对全面揭示螺旋波放电机制至关重要.本研究基于低温等离子体动理学效应和带电粒子温度各向异性假设,利用均匀等离子体中电磁波的一般色散关系,理论分析了低磁场(<100 G)、低气压条件下Trivelpiece-Gould (TG)波的色散特性、波数关系及功率沉积特性.研究结果表明:在ω/2π=13.56 MHz、Ti,z/Te,z= 0.1、n0= 1×1011 cm-3、pAr=0.5 mTorr参量条件下,粒子间的碰撞阻尼效应彻底改变了螺旋波与TG波的色散特性和波数关系;对于TG波m=0角向模, n=1径向模较其余高次径向模在功率沉积中扮演主要角色;对于TG波(m=0, n=1)模,在电子温度Te,z ∈ (3,8) eV范围内,在低磁场和χe≪1(χe=Te,⊥/Te,z)条件下朗道阻尼在功率沉积中占据主导地位,而在高磁场和χe≫1条件下碰撞阻尼主导功率沉积.
摘要 +
针对空天一体化发展中临近空间飞行器在卫星拒止下的自主导航难题, 脉冲星导航作为一种极具前景的解决方案, 其可否应用取决于临近空间X射线的传输特性. 本文首先分析了电离层内X射线与带电离子、自由电子等物质的相互作用, 给出了反射、散射及吸收作用对1—100 keV能段X射线的质量衰减系数. 然后基于NRLMSIS 2.1模型和IRI-2020模型建立了X射线在临近空间传输的分层模型, 给出了1—30 keV的X射线在60—100 km的传输效率和流量获取方法. 最后分析了传输效率在不同季节与纬度、昼夜等条件下的变化规律, 阐述了传输效率的分布特征. 结果表明, 以南极中山站为例, 10 keV能量的X射线, 在75 km以上时传输效率均高于83.96%. 本研究为X射线脉冲星导航在临近空间的应用研究提供了数据支撑.
摘要 +
二氧化钚（PuO2）作为一种重要的核燃料材料，表面特性直接影响放射性元素的稳定性和迁移行为，在能源储存领域收到广泛关注。本文通过第一性原理方法研究水分子在二氧化钚（111）和（110）表面的吸附行为以及氧空位过量电子对这些表面的影响对于改进核燃料储存技术、延长储存寿命和降低潜在风险具有重要的实际意义。我们的模拟表明，PuO2（111）表面比（110）表面表现出更高的稳定性，具有更高的氧空位形成能。在化学计量的PuO2（111）和（110）表面上，水分子的解离吸附构型是最稳定的。利用NEB方法，我们发现在PuO2（111）和（110）表面上，第一个氢原子的解离仅需0.11 eV和0.007 eV的能垒，而第二步的完全解离则需要更高的能垒，分别为0.85 eV和1.02 eV。在还原的PuO2（110）表面存在氧空位的情况下，可以促进水分子解离成位于氧空位上方的羟基和与表面氧原子结合的氢原子，在一定条件下，克服3.31 eV的能垒，二个氢原子即可形成H2，在PuO2（111）过氢表面产生H2能垒下降到1.92 eV。
摘要 +
全光纤频率转换技术具有重要的科学和现实意义, 设计兼备机械性能和转换效率的特种光纤, 并降低其制备难度, 是该技术实用化面临的关键挑战. 本文设计了具有简单结构的高数值孔径常规单包层光纤(conventional single-cladding fiber, CSCF)、微纳光纤(microfiber, MF)及W型双包层光纤(W-type double-cladding fiber, WDCF), 并通过理论分析和数值模拟比较了这3种光纤从红外到紫外波段的三次谐波转换特性. 采用1064 nm泵浦波长作设计, 谐波输出波长为355 nm. 研究结果表明, CSCF和WDCF均具有固态包层, 且纤芯直径可大于2 μm, 机械性能良好; MF光纤可以实现的转换效率最高, 但光纤结构脆弱, 机械性能较差, 且对制备精度要求严苛. WDCF融合了CSCF和MF的优势, 单段光纤的转换效率接近2%, 四段级联后约为16%, 纤芯直径误差宽容度为±3 nm, 分别是CSCF的3倍和MF的10倍, 制备难度较低, 为紫外波段的全光纤三次谐波转换提供了一种具有实际可行性的选择方案.
摘要 +
研究了两相重费米子超导体CeRh2As2在不同磁场下的电热输运行为. 零场电阻率显示, CeRh2As2在临界温度Tc = 0.34 K发生超导转变. 在外加磁场为1 T时, 电阻率在T0$ \approx $0.42 K附近出现极小值, 该特征可能源于费米面嵌套引发的能隙部分打开, 标志着体系进入磁有序态, 但在零场条件下未观察到这一现象. 在T0至2 K温区, 体系表现出$ \rho\sim{{T}}^{0.44} $的非费米液体行为, 说明其靠近量子临界点. 当外加磁场达到7 T时, 超导转变被完全压制, 电阻率在低温下恢复费米液体行为. CeRh2As2的零场热导率在Tc附近未观测到显著异常, 这一现象可能与样品较高的剩余电阻率以及伴随超导转变和T0相变发生的载流子浓度下降相关, 需要优化样品的制备从而减小晶格缺陷或化学无序对热输运测量的影响. 施加磁场后, 热导率曲线相较零场小幅上移. 当温度为0.15 K时, 热导率随磁场增大而升高, 随着外场升至5 T以上, 热导率趋于饱和. 在7 T的正常态, 我们发现电阻率和热导率满足Wiedemann-Franz定律, 表明电荷输运与热输运均由同一类准粒子主导, 这与该磁场下电阻率呈现的费米液体行为相吻合.
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- ...
- 16
- 17
