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新型微波超材料對空間波和表面等離激元波的自由調控或實時調控
成果介紹超材料(Metamaterial),或其二維形式—超表面(Metasurface)由具有亞波長尺寸的人工原子周期或者非周期地排列而成,其描述方式可分為等效媒質和空間編碼兩種形式。由等效媒質描述的超材料(或超表面)我們稱之為新型人工電磁媒質,由空間編碼描述的超材料(超表面)我們稱之為編碼超材料(超表面)和數字超材料(超表面)。對于新型人工電磁媒質,人們通過自由設計單元結構、單元排列方式、以及單元各向異性,可以根據意愿控制等效媒質的媒質參數,實現自然界中不存在或者很難實現的介電常數和/或磁導率,進而控制電磁波。本成果對于新型人工電磁媒質對電磁波的調控作用,例如隱身衣、電磁黑洞、雷達幻覺器件、遠場超分辨率成像透鏡、新型透鏡天線、隱身表面、極化轉換器、人工表面等離激元器件及混合集成電路等。技術創新點及參數對于編碼和數字超材料(超表面),我們提出基于空間編碼調控電磁波的新思路。其中,一比特編碼超材料選用相位差接近180度的兩種基本單元(記為0單元和1單元),按照一定規律排列0和1單元構成超材料,以實現所需的設計功能。當電磁編碼采用FPGA控制時,可實現現場可編程超材料,即單一的超材料在FPGA的實時控制下可實現多種功能(例如單波束、多波束、波束掃描、隱身功能等)。市場前景本成果獲得國家自然科學二等獎。該項目突破傳統模擬超材料的等效媒質表征方法，創造性地提出用 0 和 1 表征的數字超材料，建了數字編碼和現場可編程超材料新體系；在國際上率先從微波傳輸線的角度研究人工 SPP 超材料，提出一種性能優越的超薄、可共形 SPP 傳輸線，開辟了基于 SPP 模式的微波領域新分支，實現了超材料研究從跟跑、并跑變成走在世界前列的跨越。
東南大學
2021-04-11
在耗散弗洛凱系統的超冷原子中觀察到宇稱-時間對稱性破缺
利用周期性共振光脈沖序列導致的自旋依賴布居數耗散、射頻場耦合下的自旋拉比振蕩、以及Feshbach共振調制下的相互作用控制，在一個量子系統中同時實現了精密調控耗散、相干和相互作用三大要素，為實現宇稱-時間對稱的非厄米哈密頓量的量子模擬奠定了技術基礎。 實驗結果不僅精確地復現了在經典系統中已經觀測到的靜態哈密頓量的宇稱-時間對稱性破缺，還利用周期性耗散機制發現了在任意小耗散下的宇稱-時間對稱性破缺，觀察到系統的能量可以在極其微小的耗散下發生不可逆的發散。不同于以往靜態哈密頓量的單參數相變，周期性耗散驅動的宇稱-時間對稱性的相圖在頻率的參數空間實現延拓，在特定的頻率區間，宇稱-時間對稱性對于耗散有極其敏感的響應。這個現象之前只有理論預言，而羅樂教授小組首次在絕對零度之上500納開爾文的超冷費米氣體中首次觀測到。同時這項工作還發現了對稱性破缺點附近的慢衰變模式、類比于多光子躍遷的高階PT對稱性破缺等新穎有趣的物理現象。 目前，羅樂教授研究團隊正基于非厄米量子體系研究宇稱-時間對稱哈密頓量的拓撲量子態轉換、耗散下的量子相干態保持、以及高階奇異點附件的超靈敏能譜響應。這些研究將為基于開放量子系統的量子計算和量子精密測量開拓新的前沿。
中山大學
2021-04-13
中國科學技術大學揭示核量子效應在界面超快電荷轉移中的重要作用
近日，來自中國科學技術大學物理學院、合肥微尺度物質科學國家研究中心，國際功能材料量子設計中心(ICQD),合肥國家實驗室的趙瑾教授研究團隊與王兵、譚世倞教授、以及北京大學李新征教授合作，發現固體-分子界面的超快電荷轉移與質子的量子動力學有很強的耦合，揭示了電荷轉移過程中核量子效應的重要作用。
中國科學技術大學
2022-07-11
紅外傳感器用高性能熱釋電陶瓷材料與高精密寬溫區熱釋電系數測試系統
2020年我國熱釋電紅外傳感器行業市場規模近 10 億元，年均復合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關技術獲得了業內的普遍關注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業領域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產品中的應用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領域進行了多年研究，研發了多種不同體系的高熱釋電系數陶瓷材料，具有廣闊的產業化應用前景。在寬溫區范圍內（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數）的精準測量是熱釋電材料研 究領域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區范圍內一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數據的精準性、可靠性和重復性。 2020年我國熱釋電紅外傳感器行業市場規模近 10 億元，年均復合增長率超 20％，作為核心元件材料的熱釋電陶瓷材料相關技術獲得了業內的普遍關注。熱釋電紅外傳感器可用于遙感、制導、 夜視、主動雷達、熱成像、氣體分析、輻射計、測溫等軍事和工業領域，隨著近年來消費電子的功能多樣化，其在消費電子電器產品中的應用正迅猛增長。本團隊在高性能熱釋電陶瓷材料領域進行了多年研究，研發了多種不同體系的高熱釋電系數陶瓷材料，具有廣闊的產業化應用前景。在寬溫區范圍內（-55 ℃-150 ℃）進行多樣品熱釋電系數（衡量熱釋電陶瓷材料性能的重要參數）的精準測量是熱釋電材料研 究領域的難點之一，本團隊搭建的熱釋電系數一體化精密測量裝置，可以在-55 ℃-150 ℃寬溫區范圍內一次同時測量 8 個樣品的熱釋電系數，樣品最小測試面積低至0.5mm2，可最大程度保證測 量數據的精準性、可靠性和重復性。
華南理工大學
2023-05-08
用于水凈化的酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 自組裝膜和集成設備
膜技術特別是超濾膜技術廣泛應用到海水和水體凈化、化工分離、醫藥和食 品等領域。但是，目前的膜材料耐污染能力和選擇性均有限，且成本高，限制了 膜技術的廣泛應用。該技術通過酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 功能材料的制備、在多孔支 撐體表面組裝成自組裝膜和集成設備后具有親水、耐污染、選擇性吸附和凈化的 性能，可廣泛用于海水淡化預處理、含油海水和污水的凈化等，并已進行了 200 升/小時自組裝膜集成設備現場運行，完全可以產業化。 該技術通過酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 功能材料的制備、在多孔支撐體表面組裝成自組 裝膜和集成設備，該自組裝膜集成設備對海水和含油海水凈化后可以分別達到碎 屑巖油藏注水 A3 級標準(SY/T 5329-94)和天津市污水綜合排放 1 級標準 (DB12/356—2008)，以及海水淡化反滲透膜的進水(濁度≤0.3NTU, SDI≤4)和向環境 排放及回用的要求(固體懸浮物≤3mg/L，油含量≤8mg/L，COD≤50mg/L)，在 0.1Mpa 壓力下的通量大于 500L/m2h，凈化 1 噸海水的成本約 0.2-0.3 元人民幣，成本低， 可進行重復利用，可代替目前使用的聚合物超濾膜裝置（1.7－2 元，材料無法回 收利用，通量低）。 成果水平：國內領先，2 項發明專利 市場分析及前景：該技術研制的自組裝膜和集成設備已經進行了 200 升/小時自 組裝膜集成設備的現場運行，完全可以進行產業化。年產 100 噸酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3功能材料需要投資 500 萬元人民幣（包括固定資產和流動資金），可制造處 理 200 萬噸水的自組裝膜集成設備，需要員工 10-15 人，年利潤大約在 1000 萬 人民幣。1 噸酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3功能材料組成自組裝膜后可處理含油海水 2 萬噸，核 處理 1 噸含油海水需 0.2-0.3 元人民幣。 主要技術指標：該自組裝膜集成設備對海水和含油海水凈化后可以分別達到碎屑 巖油藏注水 A3 級標準(SY/T 5329-94)和天津市污水綜合排放 1 級標準 150天津大學科技成果選編 (DB12/356—2008)。 合作方式：融資 1000 萬
天津大學
2021-04-11
富二氧化碳吸收劑溶液中空纖維膜接觸器減壓再生系統及方法
本發明公開了一種富二氧化碳吸收劑溶液中空纖維膜接觸器減壓再生系統及方法。它是將富二氧化碳吸收劑溶液經加熱器加熱,并通過增壓泵、液相流量計使增壓的富二氧化碳吸收劑溶液進入中空纖維膜接觸器的管程進行再生,再生后得到的吸收劑貧液從中空纖維膜接觸器的管程下端輸出;在真空泵的作用下,由吹掃蒸汽發生器產生的低溫吹掃蒸汽,由中空纖維膜接觸器的殼程下端進入進行協助再生,再生后的CO2在低溫蒸汽的吹掃和真空泵的抽吸作用下,經冷凝器除水后得到高濃度的CO2氣體。本發明通過在膜接觸器內降壓操作代替傳統加熱再生的方法,降低吸收劑富CO2溶液的再生能耗,可以解決化學吸收法分離燃煤煙氣中CO2的高能耗問題。
浙江大學
2021-04-11
一種兒茶酚化合物納米粒子改性的聚合物復合膜的制備方法
本發明公開了一種兒茶酚化合物納米粒子改性的聚合物復合膜的制備方法。它包括如下步驟：（1）將芳香族多元胺溶解在去離子水中，得到濃度為1.0～5.0克/升的芳香族多元胺水溶液；將兒茶酚化合物納米粒子加入到芳香類多元胺水溶液中，得到水相溶液，兒茶酚化合物納米粒子的濃度為0.001～1.0克/升；將芳香族多元酰氯溶解于正己烷中，得到濃度為0.05～0.2克/升的油相溶液；（2）將聚合物基膜浸泡在水相溶液中1～5分鐘，取出后吹干表面殘余水滴，再浸泡在油相溶液中，取出后在烘箱中熱處理，得到兒茶酚化合物納米粒子改性的聚合物復合膜。本發明制備的聚合物復合膜具有親水性好、水通量大、抗污染、抗氧化能力強的優點。
浙江大學
2021-04-13
一種金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料和刀具及其制備方法
本發明公開了一種金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料和刀具及其制備方法，其特點是以金剛石和立方氮化硼為原料，經預處理與成型后，將坯件裝配燒結單元放入高溫高壓裝置中，在壓強為7-25GPa溫度為1000-2700℃，燒結固溶強化10s～30min，獲得晶粒大小均勻，晶界嚴密閉合，金剛石與立方氮化硼晶界之間硼、碳、氮原子形成高原子密度、三維網狀、強共價鍵的致密結構金剛石-立方氮化硼萬能型超硬刀具材料；再將萬能型超硬刀具材料加工成等高的圓柱體，兩端拋光平整之后加工成邊長和厚度均為2～3mm的三角柱體，在真空度1x10-3Pa,溫度800℃與鋼質合金基底焊接，然后用激光加工成半徑為0.4～0.8mm的刀尖圓弧的超硬合金刀具。
四川大學
2016-10-11
Er3+Y3Al5O12Pt-TiO2復合膜及其在催化降解有機染料中的應用
為了解決納米 TiO2 作為處理工業污染廢水的首選催化劑光催化效率不高，且必須采用波長小于 387 nm 的紫外光照射的問題，本發明提供一種將上轉換紫外發光材料 Er3+:Y3Al5O12 與 TiO2 復合，提高光催化效率的 Er3+:Y3Al5O12/TiO2 復合膜。并將 Er3+:Y3Al5O12/TiO2 復合膜應用在催化降解有機染料中。 r3+:Y3Al5O12/TiO2 復合膜用于在可見光照射下催化降解有機染料。
遼寧大學
2021-04-11
同濟大學化學科學與工程學院吳彤團隊在超折疊導電材料方面再獲新突破
受到蜘蛛紡絲多級水分管理過程的啟發，同濟大學吳彤團隊使用價格低廉且完全水溶性的聚乙烯醇（PVA）為原料，通過水溶膠靜電紡絲，結合水管理的溫度梯度脫水/碳化的聯合仿生技術，制備出一種逼近超折疊極限厚度（～10μm）和極限比表面（～1370m2/g）的且能夠承受100000次以上無損真折疊的碳纖維膜材料（PVA-SFCNFMs）。
同濟大學
2021-12-02