海南大学材料科学与工程学院, 南海海洋资源利用国家重点实验室, 海口 570228
以木棉、硼酸(HBO3)、尿素(CO(NH2)2)为原料, 在氨气(NH3)气氛下通过高温反应制备了硼氮共掺杂生物质炭材料, 利用聚乙烯亚胺(PEI)对硼碳氮(BCN)材料进行处理, 得到PEI-BCN材料, 并研究了该材料的吸附性能。结果表明: 当反应温度为1 100 ℃时, 制备得到的BCN材料为多孔结构, 其平均孔径为11.0 nm; BCN材料的吸附能力优于生物质炭, 经PEI改性处理后, BCN材料的吸附性能得到大幅提高, 其对有机染料孔雀石绿(MG)的吸附量高达710.0 mg/g; PEI-BCN材料的吸附与准一级吸附动力学模型吻合, 其对MG的吸附属于Langmuir等温吸附。
硼碳氮材料 生物质炭 木棉 聚乙烯亚胺 高温反应 吸附 孔雀石绿 BCN material biochar kapok polythyleneimine high temperature reaction adsorption malachite green
1 1.大连理工大学1. 材料科学与工程学院
2 2.三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
为了改善CrAlN薄膜的摩擦性能, 本研究在增强磁过滤脉冲偏压电弧离子镀设备上, 用分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上分别制备了不同成分的CrAlN-DLC硬质复合薄膜, 并采用不同手段表征了薄膜的表面形貌、成分、相结构以及力学和摩擦性能。结果表明, 不同成分薄膜表面均平整致密, 膜厚均在1.05 μm左右。随着靶弧流比IC/ICrAl的升高, 薄膜中碳的原子分数由33.1%升至74.6%。薄膜的相结构主要由晶体相和非晶相复合组成, 其晶体相主要为c-(Cr,Al)N相, 且随着碳含量增大晶体相减少、晶粒尺寸减小, 其非晶相主要为DLC, 其中sp2/sp3的比值随碳含量增大而减小。相应地, 薄膜的硬度随着碳含量增大而提高, 当碳的原子分数为74.6%时, 达到最大值(26.2±1.4) GPa, 且该成分点处薄膜摩擦系数也降至最小值0.107, 磨损率仅为3.3×10-9 mm3/Nm。综合而言, 当非晶DLC相最多时, CrAlN-DLC复合薄膜的综合性能达到最佳, 较之CrAlN薄膜, 摩擦性能显著提高。
电弧离子镀 硬质复合薄膜 CrAlN-DLC 成分 相结构 硬度 摩擦性能 arc ion plating hard composite films CrAlN-DLC composition phase structure hardness friction performance
海南大学材料科学与工程学院, 南海海洋资源利用国家重点实验室, 海口 570228
硼碳氮(BCN)多孔材料因其具有高的比表面积、优异的化学稳定性而被认为是一种优异的吸附材料。本文以废弃椰壳、硼酸(H3BO3)和尿素(CO(NH2)2)为原料, 采用冷冻干燥法制备多孔生胚, 并在NH3气氛下通过高温固相反应法在不同的反应温度下合成BCN多孔材料。结果表明, 随着反应温度的升高, BCN多孔材料孔径逐渐变大, 当反应温度为950 ℃时平均孔径为2.1 nm。将BCN多孔材料用于吸附水中孔雀石绿(MG)有机染料, 其最大吸附量可达1 239.8 mg·g-1, 5次循环再生后吸附量平均值仍高达1 138.6 mg·g-1, 说明BCN多孔材料具有优异的循环吸附性能。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系。结果表明, BCN多孔材料的吸附与准二级吸附动力学模型吻合, 其对MG的吸附属于均匀表面单层分子的Langmuir等温吸附。BCN多孔材料展现出优异的吸附能力, 是一种非常有应用前景的新型吸附剂。
硼碳氮多孔材料 椰壳 冷冻干燥法 固相反应 吸附 孔雀石绿 循环再生 boron carbonitride porous material coconut shell freeze-drying method solid-state reaction adsorption malachite green recycling
1 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204
2 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
3 清华大学工程物理系, 北京 100084
X射线自由电子激光试验装置(以下简称“SXFEL试验装置”)是中国第一台X射线相干光源,其输出波长小于9 nm。这台基于0.84 GeV 直线加速器、以掌握装置相关技术和实验演示种子型自由电子激光(FEL)级联与短波长回声型FEL为主要目标的自由电子激光装置,于2020年11月通过国家验收。本文将介绍SXFEL试验装置的基本情况和主要进展。
激光光学 X射线 自由电子激光 直线加速器
1 材料科学与工程学院 大连理工大学, 大连 116024
2 三束材料改性教育部重点实验室, 大连 116024
采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr1-xAlxN硬质薄膜, 采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明: 4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.64和1.79 μm; 成分x随着Al靶的弧流相对增大而增大, 分别为x=0.41、0.53、0.64和0.73; 相结构与成分密切相关, 当x=0.41时, 薄膜呈单一的c-(Cr,Al)N相, 而当x≥0.53时, 则由c-(Cr,Al)N相和hcp-AlN相混相构成; 随着Al含量增加, 晶粒尺寸先减小后增大, 在x=0.64时达到最小值8.9 nm; 相应地硬度则先增大后减小, 在x=0.64时达到峰值35.3 GPa; 4组Cr1-xAlxN薄膜的膜基结合良好, 结合力均在60 N以上。综合测试结果发现, 当x=0.53时, Cr1-xAlxN薄膜的韧性最佳, 弹性恢复系数最高为57.4%, 同时兼具较高的硬度34.7 GPa, 此时薄膜具有最佳的综合性能。
电弧离子镀 CrAlN 硬质薄膜 成分 相结构 力学性能 arc ion plating Cr1-xAlxN hard films composition phase structure mechauical properties
厦门大学物理科学与技术学院, 福建 厦门 361000
随着现代社会对信息承载量的需求越来越多, 提出了一种基于双通道的三维效果宿主图像的半色调全息水印方法。该方法利用双通道技术将两幅三维效果宿主图像的半色调全息水印图像合成一幅图, 接着制作成计算全息图, 在重现的时候, 一幅计算全息图能够显示出两幅水印图像。制作成的计算全息图可以增加信息传输中的安全性与保密性, 双通道技术可以增加传输过程中的信息量, 三维效果技术可以在不改变编码效率的情况下增强视觉效果。半色调编码全息水印能更好地提升全息水印的鲁棒性。
计算全息 双通道 三维效果 半色调 全息水印 computing generated hologram binary channels 3D effect halftone holographic watermark
1 中国科学院大连化学物理研究所分子反应动力学国家重点实验室, 辽宁 大连 116023
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
先进光源的发展在前沿科学研究中发挥的作用越来越重要。近十年来, 飞速发展的自由电子激光技术为科学家们提供了探索未知世界、发现新科学规律和实现技术变革的重要工具。建成的大连极紫外(EUV)相干光源的运行波段为50~150 nm, 单脉冲能量大于100 μJ, 且可提供10-12 s和10-13 s量级的超快激光脉冲, 是我国第一台自由电子激光用户装置, 并且是国际上唯一运行在极紫外波段的自由电子激光用户装置, 在世界范围内为用户提供具有高峰值亮度和超短脉冲的极紫外激光。大连EUV相干光源是由国家自然科学基金委资助、由中国科学院大连化学物理研究所和上海应用物理研究所共同承担的重大科学仪器研制项目, 目标是打造一个以先进极紫外光源为核心、主要用于能源基础科学研究的光子科学平台。
激光光学 自由电子激光 极紫外激光 能源基础研究
中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
介绍了一种基于相干辐射测量的激光-电子束同步方法, 描述了实现空间及时间同步的基本原理、步骤和细节, 并利用这种方法在上海深紫外自由电子激光装置(SDUV-FEL)上实现了电子束与激光之间亚ps量级的精确同步, 为基于外种子激光的高增益高次谐波产生(HGHG)、回声型谐波产生(EEHG)和级联HGHG自由电子激光实验奠定了坚实的基础。还利用这种手段对不同条件下的电子束纵向特性进行了测量和分析。
自由电子激光 电子束 同步 相干辐射测量干涉成像系统传递函数的数值分析 free-electron laser electron beam synchronization coherent radiation measurement
中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
报道了碳纳米管光场致发射电子枪的初步研究结果。在532 nm激光照射下碳纳米管光场致发射电子枪在极间高压为27 kV时得到的最大的脉冲流强可以达到3.364 A,其脉冲电流发射密度可达6.728 A/cm2,对应脉冲电荷量为38.7 nC。碳纳米管的量子效率通过公式计算为3.73×10-5,给出了在532 nm激光照射下碳纳米管光场致发射电子枪发射电流随激光功率和极间电压的变化关系。
电子枪 碳纳米管 光场致发射 量子效率 electron gun carbon nanotubes photo-field emission quantum efficiency
