摘要：电控磁效应调控二维(2D)反铁磁(AFM)材料的研究结合了电控磁效应与半导体工艺兼容且低能耗的优势,2D材料范德瓦耳斯界面便于异质集成以及AFM材料无杂散场、抗外磁场干扰、内禀频率高的优势,成为领域内研究的重点.载流子浓度调控是电控磁效应的主要机制,已被证明是调控材料磁性能的有效途径.层内AFM材料的净磁矩为零,磁性调控测量存在挑战,故其电控磁效应研究尚少且潜在的机制尚不清楚.基于有机阳离子的多样性,本文利用有机阳离子插层系统地调控了2D层内AFM材料MPX_(3)(M=Mn,Fe,Ni;X=S,Se)的载流子浓度,并研究了电子掺杂对其磁性能的影响.笔者在MPX_(3)家族材料中发现了依赖载流子浓度变化的AFM-亚铁磁(FIM)/铁磁(FM)的转变,并结合理论计算揭示了其调控机制.本研究为2D磁性材料的载流子调控磁相变提供了新的见解,并为研究2D磁体的电子结构与磁性之间的强相关性以及设计新型自旋电子器件开辟了一条途径.

摘要：电场影响纳米通道内的水分子的电偶极矩取向,进而影响纳米通道内的水分子的传输.为了有效发掘水分子在纳米通道内的传输特点,必须研究更复杂的纳米通道结构.最新一种构造复杂纳米通道的方式是构造断裂纳米通道.在研究断裂纳米通道内的水分子的动力学特点时,通常是在零电场或单一电场方向下进行的,电场方向对断裂纳米通道内的水分子的影响机理尚不明确,这制约了部分场控分子器件的设计.为了探究该问题,本文采用分子动力学模拟方法,系统研究了电场方向从0°变化到180°的过程中,电场方向对完整纳米通道以及断裂长度分别为0.2和0.4 nm的断裂纳米通道内的水分子的占据数、传输、水桥、电偶极矩偏向等性质的影响.结果表明,在1 V/nm的电场强度作用下,这三种纳米通道内的水分子的占据数、传输等差别主要集中在电场方向与管轴夹角为90°时,此时完整纳米通道内能形成稳定的水链,断裂长度为0.2 nm的纳米通道的连接处能形成不稳定的水桥,而断裂长度为0.4 nm的纳米通道的连接处不能形成水桥.此外,模拟发现当电场极化方向与管轴夹角为90°时,增大电场的强度,断裂纳米通道连接处的水桥更容易断裂.

摘要：设计二维半导体范德瓦耳斯异质结是一种实现多功能微电子器件的有效策略.本文构筑了二维钙钛矿Cs_(3)X_(2)I_(9)(X=Bi,Sb)和铟锡InSe的范德瓦耳斯异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe.基于密度泛函理论的第一性原理方法,计算了其几何、电子结构、光学性质.研究表明,二维Cs3Bi2I9/InSe和Cs3Sb2I9/InSe异质结为II型能带排列,且带隙分别为1.61 eV和1.19 eV,可见光和紫外光范围内具有较高的吸收系数.基于形变势理论和类氢原子模型的计算,二维Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe异质结显示了较高的电子迁移速率和激子结合能.基于Ⅱ型排列的能带结构和肖克利-奎伊瑟极限(Shockley-Queisser limit),对比研究了光电转换效率.此外,进一步探究了双轴应变对二维异质结Cs_(3)X_(2)I_(9)/InSe光电特性的调控及其规律.上述研究为未来设计高效的二维范德瓦耳斯光电子器件提供了理论依据.

摘要：高熵作为全新的材料体系,得益于巨大的组分空间、独特的微观结构以及较大的构型熵所赋予其独特且可调的优异性能,已成为材料领域的研究热点。高熵陶瓷的研究目前还处于探索阶段,尤其在精准的成分设计理论、高纯高产率粉体制备、新型烧结工艺等方面,亟待深入研究。因此,本文针对高熵陶瓷的五大高熵效应、新的设计理论、粉体制备方法、新型烧结工艺以及综合性能与实际应用进行了梳理归纳,并通过团簇加连接原子模型(CPGA)对高熵陶瓷(HEC)成分设计进行解析,深入挖掘了HEC的组元和微结构以及性能之间的关系。未来HEC的重点发展方向仍然为基础理论设计,尤其是针对非氧化物HEC成分结构。同时,在样品制备上要在学科交叉领域寻找突破,如采用人工智能机器学习与3D打印进行制备。最后,要寻找结构、热障耐腐涂层、机械、工程光学和磁性等方面实际应用并对探究工况环境下的强化、失效机制深入探究分析。

摘要：蒙特卡罗方法是求解粒子输运问题的有力工具之一,其局限性在于为达到精度要求需模拟大量粒子,计算耗时长,这阻碍了该方法的进一步应用,尤其在需快速响应的情形.本文结合神经网络和若干蒙特卡罗方法基本原理发展了一种计算方法,能够实现源分布可变,几何、材料和目标计数不变的中子输运问题的快速准确求解.首先,为高效生成用于神经网络训练的数据,利用重要性原理实现在同样模拟次数基础上有效扩充训练数据集容量,在一定程度上克服了使用蒙特卡罗计算获取训练数据耗时长的缺点.进而,基于目标计数是源分布与重要性函数乘积积分的事实,设计了利用神经网络实现快速输运计算的策略.该网络的输入是中子源项,输出是目标计数,在几何、材料和目标计数固定的情况下,该神经网络可重复使用,根据新的源项快速准确得到目标计数.本文所提出方法的原理和框架同样适用于其他种类粒子的同类型输运问题.基于若干基准模型的验证表明,训练得到的神经网络能在不到1 s的时间内得到目标计数,且与蒙特卡罗大样本模拟得到基准结果的平均相对偏差均低于5%.

摘要：现阶段室内等结构化环境中的机器人定位技术备受关注,视觉-惯性传感器融合的同时定位与建图(visual-inertial simultaneous localization and mapping,VI-SLAM)系统凭借其成本低、体积小、互补性高等优点得到广泛应用。针对现有VI-SLAM系统中相机和IMU的旋转外参在线初始化困难、室内环境中的结构化特征利用不充分等问题,提出一种结构化环境下基于点线特征的双目VI-SLAM系统。该系统基于结构化环境中的线特征,采用先静止、后运动的两步法,在线初始化相机和IMU之间的旋转外参,并通过融合视觉提供的点、线特征的重投影误差约束和IMU提供的预积分约束,共同优化定位系统的状态量。在EuRoC室内无人机数据集和真实地下停车场中的试验表明,两步初始化旋转外参算法有效且准确,可为优化环节提供良好的初始值,通过与多种视觉定位算法进行对比,验证了该系统拥有更高的定位精度。

摘要：变转速及变导静叶片角度是实现轴流压气机扩稳增效的两个最有效性能调节方法,对航机、燃机、工业压缩系统的高效宽工况运行具有重要影响。本文针对多级高速轴流压气机易出现低转速下裕度不够的问题,对某3.5级高速轴流压气机在100%~70%设计转速范围内四种转速下的内部流动进行了全三维定常数值模拟,重点分析了低转速下的失速特性及其流动失稳机理。结果表明:100%、90%设计转速下失速裕度为16.58%、32.22%;在80%、70%设计转速下失速裕度分别为0.22%、0.34%,性能曲线表现出突变失速的不连续性。分析流动机理后发现80%转速下流动失稳现象为R1叶尖部分叶高失速,该失速无法通过增大流量解除;70%转速下流动失稳现象为S2角区分离引起S3双开型角区分离失速,该失速可通过增大流量解除。研究工作对完善多级高速轴流压气机导静叶调节扩稳设计具有指导价值。

摘要：Kagome材料为研究电子关联效应、拓扑物态、非常规超导电性和几何阻挫等新奇物理现象提供了良好的平台.最近,Kagome超导体AV_(3)Sb_(5)(A=K,Rb,Cs)在凝聚态物理领域引起了广泛关注和研究,国内外多个课题组通过化学掺杂对其物性进行有效调控,为进一步理解和认识该体系材料提供了巨大帮助.本文综述了AV_(3)Sb_(5),掺杂研究的最新进展,对这一快速发展材料体系的掺杂效应进行了总结,以促进Kagome超导体AV_(3)Sb_(5)的进一步探索和研究.具体地说,回顾了CsV_(3)Sb_(5)中Nb,Ta,Ti和Sn的原子掺杂,以及Cs,O等元素表面掺杂对材料量子效应和电子能带结构的影响,讨论了掺杂对物性调控的物理机制.为进一步理解和研究该材料体系的电荷密度波、时间反演对称性破缺、超导电性等丰富量子效应提供相关基础.

摘要：针对非高斯噪声背景下因噪声二阶矩发散导致常规自适应线谱增强方法的权值迭代不收敛,无法有效增强水下目标辐射线谱信噪比的问题,提出了基于最大相关熵准则的自适应线谱增强方法。该方法基于窄带线谱信号和宽带非高斯噪声在广义时间相关半径上的差异,采用参考信号与输出信号的相关熵作为惩罚函数进行自适应滤波器权值的迭代优化,有效提升了目标辐射线谱的输出信噪比。仿真结果表明,该方法能够实现在非高斯噪声背景下对线谱信号的有效增强,相比于基于奇异谱分析和基于香农熵的两种非高斯噪声背景适配的线谱增强方法,在低信噪比条件下该方法可将信噪比增益分别提升12 dB和5 dB。海试数据处理结果也验证了所提方法的可行性和可靠性。

摘要：现有车辆自适应巡航控制多专注于单一的轨迹跟踪目标,而决定控制技术实际应用效益的关键是系统的节能性能.为了能够同时保证跟踪误差收敛性与燃油经济性,研究了一种车辆节能自适应巡航控制器设计方法:首先以轨迹跟踪为目标,设计了具有时变反馈增益的状态反馈控制律;其次,以反馈增益为优化变量,以整个预测时域内各采样时刻自身车辆单位位移燃油消耗量的累加为代价函数,基于经济模型预测控制方法设计了节能控制算法,并通过构建共同Lyapunov函数,给出了保证跟踪误差以指数速度收敛的反馈增益选取范围;最后,通过数值仿真验证了控制器设计的有效性,定量展示了本文所提出的方法在降低燃油消耗量方面的有效性.