锂硫电池(LSBs)因能量密度高、原料储量丰富、环境友好等优点引起了广泛关注。然而, 多硫化物的穿梭效应、反应过程中较大的体积膨胀以及硫较差的电子电导率等缺点极大地限制了其发展。本研究设计了一种SnS₂纳米颗粒与ZIF-8衍生的花状二维多孔碳纳米片/硫复合材料(ZCN-SnS₂-S), 并研究了其作为锂硫电池正极的电化学性能。其独特的二维花状多孔结构不仅有效缓解了反应过程中的体积膨胀, 而且为Li⁺和电子的传输提供了快速通道, 杂原子N也促进了对多硫化物的吸附作用。并且负载的极性SnS₂纳米颗粒极大地增强了对多硫化物的吸附, 从而使ZCN-SnS₂-S复合材料表现出优异的电化学性能。在0.2C(1C=1675 mA·g^-1)电流密度下, ZCN-SnS₂-S电极循环100次后仍能保持948 mAh·g^-1的高可逆比容量, 容量保持率为83.7%。即使在2C的高电流密度下循环300圈, ZCN-SnS₂-S电极仍具有546 mAh·g^-1的可逆比容量。

锂离子电池已广泛应用于各种便携式电子设备及新能源汽车等领域, 但随着电子设备的不断更新换代及电动汽车的快速发展, 理论比容量较低的传统石墨负极(372 mAh/g)已无法满足社会的需求。基于此, 本工作设计并制备了一种Zn基金属有机物框架(ZIF-8)衍生的三维网络状硅碳(Si@NC)复合材料用于锂离子电池性能研究。首先对纳米硅表面进行化学改性,然后在改性的硅表面原位生长ZIF-8小颗粒(Si@ZIF-8), 最后对Si@ZIF-8碳化得到Si@NC复合材料。研究表明, Si@NC复合材料的三维网络状多孔结构既可以很好地限制硅的体积膨胀, 又能极大地提升材料的电导率, 展现出稳定的循环性能和良好的倍率性能, 在5 A/g的大电流下能保持760 mAh/g的放电比容量。与商业三元正极材料组装的全电池也表现出较好的性能, 在0.4C (1C =160 mA/g)下循环50圈依然可以保持60.4%的比容量。这些研究结果说明该Si@NC复合材料具有较好的应用前景。

针对光学伪装效果评价中的目标轮廓变形问题，提出了一种基于轮廓形变度的二值统计矩算法。首先，对伪装目标的原始背景图像进行二值化处理，然后对背景图像均匀分割，提取目标的轮廓特征，以此构造一个轮廓特征向量的二值统计矩阵。最后，采用欧氏距离与余弦归一化的方法对二值统计矩进行计算，获得目标的轮廓形变度值。实验结果表明，提出的二值统计矩算法可以有效地提取目标的轮廓特征；轮廓形变度指标达到了0.905±0.004和0.77±0.80；与传统Hu矩算法相比，主成分因子分别提高了27%和7%，算法效率提高了69.8%。该方法能够从目标轮廓的角度有效地评估光学迷彩伪装效果。

The nitrogen-vacancy (N-V) center in diamond is a widely used platform for quantum information processing and sensing. The electron-spin state of the N-V center could be initialized, read out optically, and manipulated by resonate microwave fields. In this work, we analyze the dependence of electron-spin initialization on widths of laser pulses. We build a numerical model to simulate this process and to verify the simulation results in experiments. Both simulations and experiments reveal that shorter laser pulses are helpful to the electron-spin polarization. We therefore propose to use extremely short laser pulses for electron-spin initialization. In this new scheme, the spin-state contrast could be improved about 10% in experiments by using laser pulses as short as 4 ns in width. Furthermore, we provide a mechanism to explain this effect, which is due to the occupation time in the meta-stable spin-singlet states of the N-V center. Our new scheme is applicable in a broad range of N-V-based applications in the future.