中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科, 其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和 X射线, 空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响, 中子和 γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异, 质子和 X射线、中子辐照的损伤差异, γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对 21世纪 20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。
抗辐射 辐射效应 试验与测试 建模与仿真 协同效应 radiation hardening radiation effect experiment and testing modeling and simulation synergistic effect 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(4): 452
1 山东大学土建与水利学院，济南 250061
2 东营市公路事业发展中心，东营 257091
3 中国建设基础设施有限公司，北京 100044
超高性能混凝土(UHPC)水胶比较低，胶凝材料掺量较高，导致其在早龄期产生较大的自收缩，易发生收缩开裂。本文通过复掺多尺度MgO膨胀剂与高吸水树脂(SAP)内养护材料来解决此问题，探明多尺度MgO膨胀剂与内养护材料对免蒸养UHPC力学、收缩及水化特性的影响规律，并借助SEM、XRD、MIP、TG-DTG微观手段揭示复掺多尺度膨胀剂与内养护材料的协同作用机理。结果表明：与单掺MgO和纳米MgO相比，复掺多尺度MgO膨胀剂更有利于UHPC力学性能的发展，同时为UHPC体系水化过程提供稳定的膨胀源；在掺加多尺度膨胀剂的基础上继续引入SAP可以提高UHPC的工作性能，同时进一步降低UHPC早龄期的自收缩，研究结果可为解决UHPC早龄期自收缩大的难题提供数据支撑与理论指导。
超高性能混凝土 膨胀剂 内养护材料 自收缩 强度 协同作用 ultra-high performance concrete expansion agent internal curing material autogenous shrinkage strength synergistic effect
类Fenton反应是降解水中有机污染物的有效方法之一，开发高效的非均相催化剂至关重要。通过硬模板法制备了Fe掺杂的具有有序介孔结构的FeCeOx材料，以此为载体通过浸渍法负载Cu和Co后，构建了具有多金属活性位点的催化剂。催化剂在亚甲基蓝降解反应中表现出优异的催化性能，在45 min内可将亚甲基蓝完全降解，且具有良好的循环使用性能，使用5次后亚甲基蓝降解率仍达到93.3%。催化剂的介孔结构有利于吸附亚甲基蓝，暴露更多的活性位点，多金属之间的协同作用促进了催化剂上的电子转移，从而提高H2O2的活化效率和促进·OH的产生。
类Fenton反应 介孔结构 催化剂 协同作用 非均相催化 fenton-like reaction mesoporous structure catalyst synergistic effect heterogeneous catalysis
太原理工大学化学工程与技术学院, 太原 030024
BiOCl在光催化固氮领域中有着广阔的应用价值, 但其光生电子-空穴对的快速复合限制了其应用和发展。本文首先采用水解法制备了一种具有丰富氧空位的新型RuO2/BiOCl复合光催化剂, 并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、电子顺磁共振等对其进行了表征, 采用300 W氙灯为模拟太阳光源, 评估了其光催化固氮性能。结果表明: 当复合催化剂中RuO2负载量达到0.2%(质量分数)时, RuO2/BiOCl具有更好的固氮活性, 在光照1 h后其最佳活性达到了131.9 μmol/L。相较纯BiOCl催化剂, 其固氮性能提升了3.5倍。最后, 本文对催化剂的反应机理进行了相关探索, 为制备具有更高固氮活性的光催化剂提供参考。
半导体 水解 氧空位 固氮 光催化 协同作用 RuO2/BiOCl RuO2/BiOCl semiconductor hydrolysis oxygen vacancy nitrogen fixation photocatalysis synergistic effect
Author Affiliations
Abstract
Engineering Research Center of Optical Instrument and System, Ministry of Education and Shanghai Key Laboratory of Modern Optical System, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China
In this study, a batch of indium tin oxide (ITO)/Sn composites with different ratios was obtained based on the principle of thermal evaporation by an electron beam. The crystalline structure, surface shape, and optical characterization of the films were researched using an X-ray diffractometer, an atomic force microscope, a UV-Vis-NIR dual-beam spectrophotometer, and an open-hole Z-scan system. By varying the relative thickness ratio of the ITO/Sn bilayer film, tunable nonlinear optical properties were achieved. The nonlinear saturation absorption coefficient maximum of the ITO/Sn composites is , approximately 21 and 1.72 times more enhanced compared to monolayer ITO and Sn, respectively. Moreover, the improvement of the sample nonlinear performance was verified using finite-difference in temporal domain simulations.
ITO/Sn composite film Z-scan nonlinear absorption characteristic synergistic effect electric field enhancement Chinese Optics Letters
2023, 21(8): 081902
商洛学院 化学工程与现代材料学院, 陕西省尾矿资源综合利用重点实验室, 商洛市石墨烯技术与应用研究中心, 商洛 726000
镍基电极材料是碱性电解水中最具工业应用前景的过渡金属催化剂, 而其缓慢的析氢反应动力学及低活失活问题仍亟待解决。本研究以泡沫镍(NF)为基底, 采用一步循环伏安法制备了主晶相为独立分相的多晶态金属镍铜合金、夹杂有少量非晶态V2O5相、具有三维多孔团簇结构的金属镍铜负载钒氧化物电催化剂(VOx-NiCu/NF)。纳米颗粒、团簇交织形成的微米孔及泡沫镍的一级微孔共同构成了VOx-NiCu/NF的三级多孔微纳结构, 使其电催化活性面积增加了28倍, 并在析氢反应中表现出优异的催化性能。在碱性介质中, 获得-10 mA·cm-2的析氢电流密度, VOx-NiCu/NF需要的过电势(η10)仅为35 mV, 表现出类铂的催化活性, 具有优异的长效稳定性及强劲的耐用性。电极表面形成的多孔团簇结构, 显著增加了催化活性位点并为物质传递提供大量通道。镍铜合金及非晶态V2O5相, 在一定程度协同改善了材料的固有析氢活性。理想的组成及独特的结构特性提高了VOx-NiCu/NF的催化性能, 其中结构优势对其最优效能起主导作用。动力学分析发现, VOx-NiCu/NF在析氢过程遵循Volmer-Heyrovsky机理, 即表面活性氢原子的电化学脱附为电荷转移过程的决速步骤, 为后续深入研究催化机制奠定了基础。
镍铜合金 钒氧化物 析氢反应 团簇结构 协同效应 nickel-copper alloy vanadium oxide hydrogen evolution reaction cluster structure synergistic effect
1 河南理工大学材料学院，河南 焦作 454000
2 河南理工大学化学化工学院，河南 焦作 454000
纳米水化硅酸钙(CSH)是硅酸盐水泥的高效早强晶核剂。以柠檬酸为分散稳定剂，采用成核晶化隔离法合成CSH/柠檬酸纳米复合物，研究了柠檬酸用量对CSH/柠檬酸纳米复合物(CCNs)结构、粒度分布的影响以及CCNs对水泥水化硬化的作用机理。结果表明：柠檬酸可插层进入纳米CSH层间，CCNs的平均粒径在90~160 nm之间，且CCNs中柠檬酸含量越高，其粒径越小，在pH=13的碱性溶液中释放出的柠檬酸越多。CCNs由于自身晶核及柠檬酸的协同作用影响水泥水化，改善了孔结构并提高了12 h、1 d、3 d、7 d及28 d抗压强度。
纳米复合物 水化硅酸钙 柠檬酸 水化 协同作用 nanocomposites calcium silicate hydrate citric acid synergistic effect nucleation seeding
1 西安交通大学核科学与技术学院，陕西西安 710049
2 西北核技术研究院，陕西西安 710024
3 西安电子科技大学空间科学与技术学院，陕西西安 710126
4 模拟集成电路国家重点实验室，重庆 400060
5 中国科学院特殊环境功能材料与器件重点实验室，新疆乌鲁木齐 830011
异质结带隙渐变使锗硅异质结双极晶体管 (SiGe HBT)具有良好的温度特性，可承受-180~+200 ℃的极端温度，在空间极端环境领域具有诱人的应用前景。然而，SiGe HBT器件由于材料和工艺结构的新特征，其空间辐射效应表现出不同于体硅器件的复杂特征。本文详述了 SiGe HBT的空间辐射效应研究现状，重点介绍了国产工艺 SiGe HBT的单粒子效应、总剂量效应、低剂量率辐射损伤增强效应以及辐射协同效应的研究进展。研究表明，SiGe HBT作为双极晶体管的重要类型，普遍具有较好的抗总剂量和位移损伤效应的能力，但单粒子效应是制约其空间应用的瓶颈问题。由于工艺的不同，国产 SiGe HBT还表现出显著的低剂量率辐射损伤增强效应响应和辐射协同效应。
锗硅异质结双极晶体管 单粒子效应 总剂量效应 低剂量率辐射损伤增强效应 电离总剂量/单粒子效应协同效应 电离总剂量/位移损伤协同效应 SiGe heterojunction bipolar transistors Single Event Effects Total Ionizing Dose effect Enhanced Low Dose Rate Sensitivity synergistic effect of total ionizing dose and sing synergistic effects of ionizing dose and displacem 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(6): 523
1 博硕科技（江西）有限公司，江西 吉安 343100
2 中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室，安徽 合肥 230026
3 安徽工业大学建筑工程学院，安徽 马鞍山 243032
采用熔融共混技术, 将聚磷酸铵(APP)和氢氧化铝(ATH)引入到聚氨酯弹性体(TPU)中, 制备了一系列热塑性聚氨酯/聚磷酸铵/氢氧化铝(TPU/APP/ATH)复合材料。 采用傅里叶红外光谱(FTIR)、 X-射线光电子能谱(XPS)、 扫描电镜(SEM)、 激光拉曼光谱研究了TPU和阻燃TPU(FR-TPU)复合材料燃烧后炭渣的微观形貌、 表面结构、 元素组成、 键合状态和石墨化程度, 结合阻燃性能测试, 揭示APP和ATH的协同阻燃机制。 SEM分析表明相较于APP与ATH单独使用, TPU/APP/ATH炭层的空洞结构更少, 炭渣的致密性更高。 XPS分析表明FR-TPU的炭渣中C元素含量相比于纯TPU有所降低, O元素的含量有所上升, 其中TPU/APP10/ATH10的C元素含量从88.2%降至69.24%, O元素的含量从8.07%升至17.78%, P和Al元素含量相较于单独添加分别从11.74%和16.36%下降至3.91%和3.31%。 在此基础上, 通过对C元素的分峰拟合发现TPU炭渣中C—C/C—H, C—O/C—N和C=O/C=N含量分别为61.05%, 35.65%和3.30%; TPU/APP10/ATH10炭渣中三种结构含量分别为45.38%, 45.00%和9.63%, 说明ATH和APP复配使用有利于C元素形成酯、 醚、 羰基、 羧酸(盐)、 酯基等结构。 通过对O元素的分峰拟合发现, TPU炭渣中O2/H2O, —O—, =O三种结构含量分别为28.75%, 44.36%和26.89%; TPU/APP10/ATH10炭渣中O2/H2O, —O—, =O三种结构含量分别为44.33%, 32.78%和22.89%, 说明APP和ATH的加入有利于炭渣中O元素形成O2/H2O结构。 通过对N元素的分峰拟合发现, TPU炭渣中—NH—, =N结构的N元素含量分别为40.93%和59.07%; TPU/APP10/ATH10中—NH—, =N结构的N元素含量分别47.17%和52.83%, 说明ATH与APP复配使用促进了—NH—结构的形成。 拉曼测试表明, 相比于单独使用, APP和ATH复配使用, 炭层的石墨化程度更好, 致密性更高。 以上分析结合阻燃测试可以得出TPU/APP/ATH复合材料阻燃机制: ATH受热分解生成氧化铝, 吸收热量并释放大量水蒸气, 有效促进APP降解, 生成不燃性的氨气和聚磷酸, 氨气和水蒸气稀释可燃性气体的浓度。 随着温度继续升高, 氧化铝可继续与聚磷酸反应生成偏磷酸铝[Al(PO3)3], 同步催化聚氨酯基体成炭, 形成高度石墨化炭层, 石墨化炭层与偏磷酸铝一起覆盖在基体表面, 有效抑制燃烧区域物质以及能量的输运, 从而达到阻燃目的。
光谱分析 聚氨酯弹性体 聚磷酸铵 氢氧化铝 阻燃 协同作用 Spectroscopy analysis Thermoplastic polyurethane Ammonium polyphosphate Aluminum hydroxide Flame retardancy Synergistic effect 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3901
安徽工业大学能源与环境学院, 安徽 马鞍山 243002
以甲烷、 乙烯、 氢气混合扩散火焰碳烟为研究对象, 采用激光共聚焦拉曼光谱(Raman)和傅里叶红外光谱(FTIR)研究了不同掺甲烷比例下乙烯、 氢气混合火焰碳烟有序度及官能团的分布特性, 分析了碳烟石墨化和官能团分布, 揭示了掺甲烷对乙烯/氢气(氢气比例30%)层流扩散火焰的碳烟生成影响规律。 Raman研究表明在甲烷掺混比为3%和7%时, 在火焰高度低于4cm位置生成的碳烟有序程度显著降低, 表明在此区域存在明显的碳烟生成协同效应; 甲烷掺混比增大超过10%时, 协同效应基本消失, 碳烟有序度上升。 FTIR研究表明掺混甲烷对碳烟官能团组成影响明显。 掺混甲烷后脂肪族官能团相对含量整体提高。 随着甲烷掺杂比的增大, CH2相对含量增大到一峰值后减小。 碳烟中芳香族官能团含量随着火焰高度的上升含量下降明显。 掺混3%和7%甲烷, 芳香族官能团在2和3 cm火焰高度时, 芳香族官能团的含量明显上升。 掺混甲烷比高于10%时, 芳香族官能团的含量则有所降低。 表明少量甲烷掺混使得CH3和C3H3生成有了新的途径, CH3和C3H3增加, 而C2H4和C2H2减少不明显, 从而促进了多环芳香烃(PAHs)的生成。 继续增加甲烷因为稀释作用会抑制C2H2生成从而减少PAHs的生成, 芳香族相对含量降低, 因而降低了碳烟的生成。 研究揭示了甲烷对乙烯/氢气层流扩散火焰中碳烟形成的相互作用: 在低甲烷掺混比时存在协同效应促进碳烟生成, 而在高甲烷掺混比时协同效应消失。
碳烟 协同效应 官能团 碳烟有序度 掺氢 Soot Synergistic effect Soot order degree Functional groups Hydrongen addition 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3722
