摘要：自20世纪末以来,La-Co共替代的M型铁氧体备受关注,已成为高性能永磁铁氧体的基础材料.Co2+的未淬灭轨道矩被认为是增强铁氧体单轴各向异性的原因,但其微观作用机理尚未完全解释清楚.为了满足铁氧体材料日益增长的性能需求,理解其磁各向异性增强机理至关重要,并寻求从根源上的提升、低成本和高效的方法,以制定开发高性能产品的指导原则.本文综述了一系列研究工作,旨在确定Co离子在晶格中的取代位置,这是增强磁各向异性的关键.这些研究为进一步提高永磁铁氧体的磁性能提供了重要的材料设计参考.

摘要：弛豫铁电单晶具有优异的压电性能,在医学超声换能器、水声器件等领域有重要应用。坩埚下降法生长的弛豫铁电单晶不可避免地存在组分偏析,导致材料利用率极低。本工作测试了0.24PIN-0.46PMN-0.30PT铁电单晶沿生长方向压电系数(d_(33))和介电常数(ε_(33)^(T)/ε_(0))的变化,结果显示d_(33)和ε_(33)^(T)/ε_(0)沿着生长方向变化极大,能保持性能接近的区域不足20 mm。通过针对不同区域的极化设计,对铁电-铁电相变温度接近的区域进行极化调控,使超过60%晶体部分的d_(33)和ε_(33)^(T)/ε_(0)分别维持在(1500±140)pC·N-1和4900±350。为了验证极化调控后的晶体谐振区域是否一致,测试了两端区域的k_(33)振子的谐振谱,结果显示两者的机电耦合系数接近,谐振和反谐振的峰位置也接近,而且不存在额外的寄生振动,说明采用极化调控PIN-PMN-PT铁电单晶沿生长方向的均匀性是可行的。本工作为提高PIN-PMN-PT铁电单晶的利用率提供了一种参考方案。

摘要：随着工业技术的快速发展,能源短缺与环境污染问题日益凸显,对人类生活和社会经济发展造成了严重影响.在这一背景下,加速能源系统转型、积极开发与利用可再生能源变得至关重要,成为当前研究领域的热点.同时,消除环境中的有毒有害物质也具有较高的研究价值,对维护生态平衡和人类健康具有重要意义.催化技术因在去除污染物和能源转换方面具有巨大的应用潜力而备受关注.其中,高熵氧化物因其具有多样可调的晶体结构和丰富的表面活性位点,展现出较好的催化性能,从而备受研究者关注.此外,稀土元素因以其相近的离子半径、独特的电子轨道和可变的氧化态,常被用作高熵氧化物的组成元素.通过引入稀土元素,可以有效改善高熵氧化物的结构和性能.近年来,稀土高熵氧化物在催化应用中取得较多的研究成果,然而却缺少对该方面工作系统全面的综述.本文旨在系统总结稀土高熵氧化物的结构特点、合成方法及其在催化领域的应用,以期为该领域的进一步发展提供有益的参考.本文从结构、合成及应用等方面,对稀土高熵氧化物在催化领域的研究进展进行了总结.首先,详细介绍了钙钛矿型、萤石型和烧绿石型三种类型稀土高熵氧化物的结构特征,并探讨了结构对催化反应过程的重要影响.研究表明,多组分的高熵效应保证了单相固溶体的形成和高温下的催化稳定性,而晶格畸变效应则促进了氧空位等活性位点的形成,进而提升了催化活性.复杂多变的晶体结构导致了离子扩散延迟,这也使得高熵材料在催化过程中具有优异稳定性.此外,揭示了多种元素间的协同作用对催化性能的提升作用.值得一提的是,非等摩尔金属成分也可形成高熵氧化物,为稀土高熵氧化物研究开辟了新的方向.其次,讨论了稀土高熵氧化物的合成方法,主要包括固相反应合成法、喷雾热解法、化学共沉淀法和溶液燃烧法,合成方法的选择和优化对于建立高熵系统至关重要.目前,众多简单快速的合成方法已取代耗时耗力的合成过程,为稀土高熵氧化物的制备提供了便利.最后,重点概述了稀土高熵氧化物在电催化、热催化和光催化中的应用进展,并详细介绍了多元素可调材料对反应活性的影响.同时,指出了稀土高熵氧化物未来发展所面临的挑战,并提出了相应的应对策略,以期为高熵系统的理论研究提供有力支撑.综上,稀土高熵氧化物因其复杂结构而展现出丰富的潜在催化反应性能,具有巨大的应用潜力.未来研究可以加强开发设计、精准调控结构以及深入分析反应机理,从而提升高熵氧化物的催化性能.希望本文能够为稀土高熵氧化物催化体系研究提供有益的参考.

摘要：钠/钾离子电池因其丰富的资源储量被认为是后锂离子电池时代大规模储能应用中最有希望的选择。在众多的钠/钾离子电池负极材料中,锑(Antimony,Sb)基负极由于其高理论比容量受到关注。然而,Sb基材料在储能过程中存在的棘手问题阻碍了它的实际应用,比如:巨大的体积膨胀导致材料粉化脱离集流体,电池失效;欠佳的导电性,电化学动力缓慢;电极-电解液界面副反应,电池性能差等。为解决这些问题,研究者们从结构设计、掺杂催化改性和电解液界面调控等方面进行了探究,期望将Sb基材料高容量的优势发挥出来。因此,本文总结了近10年“钠/钾离子电池用Sb基负极”研究方面的亮点工作,详细讨论Sb基材料的失效机理,并系统地综述了相应的解决方案,为高性能Sb基及其他合金类负极材料的优化策略提供参考。

摘要：铜铁矿(delafossite)型CuFeO_(2)具有窄带隙、良好稳定性被广泛用于光催化领域的研究,而其中心对称的层状结构使得光生载流子容易复合,限制了其光催化效果。β-CuFeO_(2)是一种具有相稳定,窄带隙,强极化的本征铁电半导体,利用其内禀的铁电极化性质,构建光生电子空穴生成位点交替排列的[011]表面,在铁电内建电场作用下促进电荷分离,从而提升光催化性能。基于第一性原理计算,本文首先确定β-CuFeO_(2)具有热力学稳定性,磁基态为C型反铁磁,且带隙为1.37 eV的直接带隙半导体,理论铁电极化为83.466μC/cm^(2),是良好的光催化剂载体。进一步地,以表面析氧反应(OER)为模型,通过构建非极化表面[100]、[010]和极化表面[001]、[011]研究铁电极化对OER的影响。结果表明,β-CuFeO_(2)的表面价带顶氧化还原电势大部分大于水氧化电势(1.23 eV),且极化表面更易形成。此外,在极化方向上,完全暴露Cu-O原子,Cu,Fe原子层交替排列的[011]表面最易吸附水分子且具有最优OER催化活性。对[011]表面OER决速步骤进行电子结构分析,发现在*O中间体上具有2个电子口袋,反应生成*OOH后消耗一个电子口袋,即空轨道上得到电子。这是[011]极化方向表面OER决速步骤的内在机理。本工作构建了β-CuFeO_(2)铁电半导体并通过理论模拟计算了其基本性质,构建了不同方向表面研究铁电极化对光催化OER活性的影响,将为铁电光催化剂设计提供理论依据。

摘要：无源匀场用于修正磁共振成像磁体不均匀的磁场,是一个非常耗时的过程,包括磁场测绘、优化分析、方案制定、工程实施等步骤。由于存在不可避免的计算误差,无源匀场需要多次重复以上步骤(迭代)才能获得满足要求的高均匀度静磁场,目前相关研究主要集中于优化模型的构造或求解算法的改进,研究手段通常是数值模拟法,忽略了匀场实践中遇到的问题,更没有基于匀场过程工艺的优化。为了提高匀场的性能和效率,该文提出了一些磁共振成像(MRI)磁体无源匀场技术的改进策略:测量多个样片的实际磁场以校正磁化场计算;以目标磁场为变量构建线性优化模型;采用“奇偶”匀场法减少匀场系统的拆装次数。最后,在一台1.5T MRI超导磁体上实施了改进的无源匀场技术验证实验,结果显示,仅通过两次迭代即可获得满足成像要求的磁场均匀度,并且在第三次迭代后达到设计值。与改进前的实验结果相比,新的匀场策略具有显著的成效。

摘要：心力衰竭死亡率极高,患病数量持续攀升,是当今医学界面临的共同难题,人工心脏泵是众多心衰患者延长生存期最后的希望和最有效的途径。第3代人工心脏泵的开发与应用,将心力衰竭治疗推向一个新台阶。首先概述第3代人工心脏泵的研究现状和应用情况,并介绍国内第3代人工心脏泵的发展状况;其次,详述和总结第3代人工心脏泵相关的关键技术,如:悬浮技术、无轴承电机、泵用控制算法、叶轮优化设计、血液相容性等;最后,提出并探讨小型轻量化、仿生搏动性、智能控制技术、血液相容性、可靠性及容错技术等方面的研究趋势。

摘要：为了提高化学动力学疗法的治疗效果,设计制备了一种新颖的可降解纳米药物ZnO_(2)@Fe^(3+)-TA@PVP.在弱酸性的肿瘤微环境中,该纳米药物可降解为Zn^(2+), Fe^(3+),单宁酸(TA)和H_(2)O_(2),实现了肿瘤微环境内H_(2)O_(2)的自供给.同时,释放出的Fe^(3+)被TA进一步还原成Fe^(2+),实现了肿瘤原位Fe^(2+)的自生成,并进一步与H_(2)O_(2)发生芬顿反应生成毒性的羟基自由基(·OH),从而实现对肿瘤细胞特异性的化学动力学治疗.此外, Zn^(2+)通过抑制线粒体电子传递链(ETC)来促进内源性超氧阴离子(·O_(2)^(-))的产生,从而协同提高了治疗效果.

摘要：非晶态稀土-过渡金属合金亚铁磁薄膜具有很强的垂直磁各向异性、超快的磁矩翻转速度以及磁矩和角动量补偿的特性,是当前自旋电子学以及超快信息存储领域的重要研究对象.本文采用磁控溅射制备了系列X/Tb_(x)(Fe_(0.75)Co_(0.25))_(1-x)/X三明治结构薄膜(0.13≤x≤0.32,X=SiO_(2),Pt和W),系统地研究了重金属Pt,W作为TbFeCo超薄膜的缓冲层和覆盖层(统称包覆层)对其室温下磁性和热稳定性的影响.实验结果显示,被SiO_(2)包覆的TbFeCo薄膜具有垂直磁各向异性,磁矩补偿成分在0.21<x<0.24范围内.用Pt包覆的3 nm和5 nm TbFeCo超薄膜,则不出现磁矩补偿现象,在整个研究成分范围对应薄膜的磁矩始终由FeCo主导,且在250℃高真空退火后垂直磁各向异性消失;当以W作为包覆层时,超薄TbFeCo的磁矩补偿点复现,在补偿点成分附近,其有效垂直各向异性场超过11.5 T,且经过350-400℃退火后TbFeCo依然保持良好的垂直磁各向异性.最后,通过[Pt/TbFeCo]_(5)/Pt和[W/TbFeCo]_(5)/W多周期多层膜的宏观磁性测量和结构表征,发现Pt/TbFeCo存在界面晶化,导致以Pt作为包覆层时TbFeCo超薄膜不存在磁矩补偿,且在垂直磁各向异性方面和热稳定性等方面的严重弱化.重金属W/TbFeCo超薄膜体系具有磁矩补偿、巨大垂直磁各向异性场和高热稳定性的特点,研究结果对今后设计基于非晶态稀土-过渡金属合金纳米磁性超薄膜的自旋电子学器件具有重要参考价值.

摘要：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料可通过水解反应回收成对苯二甲酸(PTA)与乙二醇单体,后续PTA的综合利用具有一定的研究意义。本文以Ru/CeO_(2)多相催化PTA加氢转化为主要研究对象,通过将可变价氧化物CeO_(2)载体进行高温氢气还原预处理,尝试使其表面形成更多的氧缺陷与Lewis酸位点,以增强其催化PTA加氢转化反应中的活性。结果表明,经过高温氢气还原的CeO_(2)载体负载的Ru基催化剂在该反应中的催化活性显著优于未经过处理的样品,其在200~250℃下PTA转化率提高179%~300%,初步推测是由于高温氢气还原处理在载体表面构建了更多的氧缺陷与Lewis酸位点,增强了其对含有富电子芳环的反应物分子的吸附。本工作对于铈基氧化物多相催化剂的优化设计与表面调控具有一定的借鉴意义。