贾彩云 1,2,*张海军 1,2
作者单位
摘要
1 中国矿业大学化工学院,江苏 徐州 221116
2 中国矿业大学,国家煤加工与洁净化工程技术研究中心,江苏 徐州 221116
结晶是材料生产和加工过程中非常重要的一步,也是自然环境中矿物生成的重要步骤。结晶演化过程中,最基本和最重要的步骤是成核。本文综述了近年来具有代表性的非经典成核路径,包括:旋节线分解、预成核团簇以及无定形前驱体等,论述了多种成核路径在同一体系共存的证据,探讨了将非经典成核纳入经典成核的理论体系建设,并展望了晶体成核未来的研究方向。本文为晶体成核提供了一个新视角--经典与非经典成核在同一体系共存,有助于对晶体成核理论提供更深入的认识。
晶体成核 非经典成核 旋节线分解 预成核团簇 无定形前驱体 crystal nucleation non-classical nucleation spinodal decomposition pre-nucleation clusters amorphous precursors 
硅酸盐学报
2023, 51(7): 1858
涂自强 1,*何漩 1杜星 1陈辉 1[ ... ]王诚 2
作者单位
摘要
1 武汉科技大学耐火材料与冶金省部共建国家重点实验室, 武汉 430081
2 清华大学张家港氢能与先进锂电技术联合研究中心, 北京 100000
在质子交换膜燃料电池(PEMFC)运行过程中, 产生的自由基会攻击质子交换膜, 使其开裂或形成孔洞, 导致电池失效。常见的改性方法是在质子交换膜(PEM)中添加自由基清除剂材料。基于此, 本文合成了Sn掺杂CeO2自由基清除剂, 通过提高Ce3+浓度来增强其在PEMFC中自由基清除性能, 避免PEM厚度迅速减薄, 从而提高质子PEMFC的耐久性。密度泛函理论计算和试验结果表明, Sn掺杂会引起CeO2产生晶格畸变, 降低氧空位形成能, 促进CeO2中Ce3+的形成。同时, Sn2+的加入可将CeO2-Sn样品中的Ce4+还原为Ce3+, 提升Ce3+的浓度, 从而提高PEM的耐久性。单电池测试结果表明, 经70 h的开路电压衰减测试, CeO2-Sn-5%改性后的质子交换膜组装的单电池电压衰减率最低(18%), 且功率保留率(56%)比其他样品更高, 表明该样品具有更优异的耐久性。
Sn掺杂 密度泛函理论计算 氧空位 质子交换膜燃料电池 耐久性 CeO2 CeO2 Sn-doping density functional theory calculation oxygen vacancy PEMFC durability 
硅酸盐通报
2023, 42(5): 1841
作者单位
摘要
武汉科技大学,省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 武汉 430081
熔渣的侵蚀是导致耐火材料损毁的主要原因之一,主要表现形式是耐火材料在渣中的熔解及熔渣向耐火材料中的渗透,这2个方面都与熔渣在高温下与耐火材料的润湿性有关,耐火材料的高温润湿性能可以通过熔渣在其表面的张力、黏附功和铺展系数等参数加以表征。改变耐火材料的组成及粗糙度等可以降低熔渣在耐火材料表面的润湿,进而提高耐火材料的服役寿命。本文从熔渣组成、耐火材料组成及表面微观效应等方面综述了耐火材料表面熔渣高温润湿性的影响因素,同时也展望了该领域未来研究发展方向。
熔渣 耐火材料 高温润湿 表面张力 黏附功 slag refractory high-temperature wetting surface tension work of adhesion 
硅酸盐学报
2023, 51(3): 677
作者单位
摘要
1 山西工程技术学院-矿区生态修复与固废资源化省市共建山西省重点实验室培育基地,山西 阳泉 045000
2 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081
3 河南科技大学物理工程学院,河南 洛阳 471003
4 河南科技大学高温材料研究院,河南 洛阳 471003
以膨胀石墨和硅粉为原料、Co(NO3)3·6H2O为催化剂前驱体,在流动Ar气中合成了3C-SiC纳米线。研究了反应温度、催化剂用量对合成3C-SiC粉体反应的影响。用第一性原理计算分析了Co纳米颗粒的催化机理,研究了3C-SiC纳米线的光致发光性能。结果表明:催化剂Co的引入降低了硅粉碳化反应生成SiC的开始反应温度和完全反应温度。催化剂Co的加入量为3% (质量分数)时,1 573 K保温3 h反应后合成的3C-SiC纳米线的直径为50~60 nm,长度约几十微米,其生长机理主要为气-固反应。Co纳米颗粒与反应物之间的吸附作用降低了C=C键、C-O键和Si-O键的结合,从而促进了SiC的成核与生长。激发波长为254 nm时,3C-SiC纳米线的室温光致发光谱的特征峰在307 nm,该纳米线在光电子纳米材料领域有良好的应用前景。
3C-碳化硅纳米线 光致发光 第一性原理计算 钴纳米颗粒催化剂 膨胀石墨 3C-silicon carbide nanowires optoelectronic property first-principles calculations cobalt-nanoparticle catalysts expanded graphite 
硅酸盐学报
2022, 50(9): 2483
作者单位
摘要
武汉科技大学,省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081
以发泡-注凝工艺所制备的硅藻土多孔陶瓷为基体,借助溶剂热法原位生成的SiO2微球提高硅藻土多孔陶瓷的表面粗糙度,以Capstone FS-50 (CS-50)为改性剂改变多孔陶瓷的润湿状态,制备可用于油水乳液连续分离的SiO2微球和CS-50共改性的超亲水-超疏油硅藻土多孔陶瓷(SSMDPC),研究了TEOS和NH3·H2O加入量及CS-50溶液的浓度对所制备改性试样微观形貌、润湿性及油水分离性能的影响。研究表明:SSMDPC在空气中和水下的油接触角最高分别可达153°和158°;其最佳制备工艺条件如下:TEOS和NH3·H2O加入量及CS-50溶液的掺杂量分别为5%(体积分数)和2%及5%。SSMDPC对食用油/水混合液体及食用油/水乳液(5:95,质量比)的连续分离通量和分离效率分别为162.3 kg·min-1·m-2和98.3%、93.7 kg·min-1·m-2和91.3%;SSMDPC在pH=1、pH=14、1 mol/L NaCl、-196 ℃及200 ℃的条件下,仍能保持稳定的亲水疏油性,说明其在油水乳液分离方面具有广阔的应用前景。
油水乳液 超亲水-超疏油 硅藻土多孔陶瓷 表面改性 oil-water emulsion superhydrophilic-superoleophobic diatomite porous ceramics surface modification 
硅酸盐学报
2022, 50(9): 2388
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, China
2 Research Center of Laser Fusion, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China
3 Graduate School, China Academy of Engineering Physics, Beijing, China
4 HEDPS, Center for Applied Physics and Technology, and College of Engineering, Peking University, Beijing 100871, China
A recently proposed octahedral spherical hohlraum with six laser entrance holes (LEHs) is an attractive concept for an upgraded laser facility aiming at a predictable and reproducible fusion gain with a simple target design. However, with the laser energies available at present, LEH size can be a critical issue. Owing to the uncertainties in simulation results, the LEH size should be determined on the basis of experimental evidence. However, determination of LEH size of an ignition target at a small-scale laser facility poses difficulties. In this paper, we propose to use the prepulse of an ignition pulse to determine the LEH size for ignition-scale hohlraums via LEH closure behavior, and we present convincing evidence from multiple diagnostics at the SGIII facility with ignition-scale hohlraum, laser prepulse, and laser beam size. The LEH closure observed in our experiment is in agreement with data from the National Ignition Facility. The total LEH area of the octahedral hohlraum is found to be very close to that of a cylindrical hohlraum, thus successfully demonstrating the feasibility of the octahedral hohlraum in terms of laser energy, which is crucially important for sizing an ignition-scale octahedrally configured laser system. This work provides a novel way to determine the LEH size of an ignition target at a small-scale laser facility, and it can be applied to other hohlraum configurations for the indirect drive approach.
Matter and Radiation at Extremes
2022, 7(6): 065901
作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室,陕西 西安 710000
无线紫外光在大气中进行非直视散射通信时,大气微粒的散射和吸收作用以及低空大气湍流的变化会对紫外光通信(UVC)性能产生强烈的影响。建立了低空大气湍流无线紫外光非直视(NLOS)单次散射通信链路模型,通过计算机仿真分析了收发端范围、折射率结构参数、指向角等不同因素下NLOS散射通信的光强分布特性、信噪比、信号衰减等系统通信性能,以及高度变化对白天和夜间UVC的影响。仿真结果表明:不同高度湍流变化下昼夜间无线UVC性能存在一定差距,水平通信、垂直通信和斜程通信时:在夜间的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级,信号能量平均衰减为原来的1/2.09、1/2.16、1/2.03;在白天的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级,信号能量平均衰减为原来的1/2.07、1/2.15、1/1.96。夜间通信受湍流的影响更大,白天的通信性能比夜间好,湍流对垂直通信的影响较大。
光通信 紫外光通信 湍流信道 大气折射率结构常数 光强分布特性 信号衰减 
光学学报
2022, 42(24): 2406001
作者单位
摘要
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
2 光电控制技术重点实验室, 河南 洛阳 471000
近年来, 高分辨率数字化显示器广泛应用于机载座舱中, 受限于特定波段图像传感器的性能以及视频传输链路等因素, 到达显示器端的机载传感器图像的分辨率往往低于显示器分辨率。这些图像直接显示时有效显示区域较小, 不方便观察;简单的插值算法放大又会导致画面模糊;而超分辨率(SR)重建技术在放大图像的同时, 预测了图像细节, 从而提升图像的分辨率。目前, 基于卷积神经网络(CNN)的超分辨率算法凭借其卓越的重建效果(PSNR及SSIM)成为最先进的SR算法;现有的SR算法存在网络结构复杂、参数量大、计算消耗资源大等问题, 难以在机载嵌入式环境下实时实现。针对以上问题, 提出一种轻量化超分辨率算法C-EDSR, 在重建效果基本不降低的情况下, 大幅减少计算量, 为进一步在机载嵌入式环境下实时实现SR算法奠定了基础。实验表明: 所提算法与EDSR相比, PSNR值平均降低0.026 dB, SSIM值平均降低0.000 176, 计算量减少61.1%。
超分辨率 卷积神经网络 轻量化 机载环境 super-resolution Convolutional Neural Network (CNN) lightweight airborne environment 
电光与控制
2022, 29(10): 39
作者单位
摘要
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室,杭州浙江310027
提出了一种基于小压电陶瓷条的三角放大型微纳米驱动机构。该机构由两个1.6 mm×1.6 mm×5.0 mm的小压电陶瓷条、三角对称型伸缩臂、大顶角柔性铰链(扫描端)及基座组成,由小压电陶瓷条驱动伸缩臂运动,基于大顶角三角形的放大原理,获得高放大倍率的扫描端输出位移。理论分析与有限元仿真表明,当三角对称型伸缩臂与底边的夹角为6°时,扫描端的位移量与小压电陶瓷条的伸缩量之比可达9倍左右;当驱动电压为80 V时,相比于小压电陶瓷条的伸缩量3.2 μm,扫描端的位移量理论值可达29.5 μm。显微运动测量实验表明,在相同驱动电压下,扫描端的实际位移量达到26.6 μm,实际位移放大倍数达到8.3倍。将该机构作为原子力显微镜的慢轴扫描器,成功实现了基于小压电陶瓷条的宽范围原子力显微镜扫描成像(4 μm×26 μm),具有良好的分辨率、对比度和线性度。该机构具有原理新颖、结构简洁、成本低廉、性能优越等特点,可望在光学、精密机械及微纳米技术领域获得广泛的应用。
微纳米驱动机构 三角放大型 小压电陶瓷条 输出位移 原子力显微镜 microactuator triangular amplification mini-piezo-element output displacement atomic force microscope 
光学 精密工程
2022, 30(17): 2094
张海军 1,2,3赵宝奇 4彭飞 2,3,*
作者单位
摘要
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 光电控制技术重点实验室,河南 洛阳 471000
3 洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471000
4 中国人民解放军驻六一三所军事代表,河南 洛阳 471000
近眼显示技术中采用的全息波导元件通常为平面面型,不能很好地贴合使用者头部曲线。曲面面型的全息波导虽然能够更好地贴合头部曲线,但由于光线在曲面波导中传输过程复杂,使得设计非常困难。为建立曲面全息波导成像设计方法,分析了光在曲面全息波导中的关键传输过程,提出了适合曲面全息波导的光线追迹数学模型,建立了光线在曲面波导中传输过程的追迹算法,实现了曲面全息波导的设计。基于该算法,分别开展了球面面型和柱面面型的曲面全息波导光学系统设计,并进行了光线追迹仿真评估。根据设计结果,制备了柱面面型的曲面全息波导元件,并在光学系统中进行了成像演示。观测结果验证了该方法设计曲面全息波导的可行性。
光学设计 光路追迹 全息波导 曲面波导 
激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0722001

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