摘要：垂直腔面发射激光器(Vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)是小型化原子磁强计的重要组成部分,为了满足原子磁强计对高稳定性、高灵敏度激光器温控系统的需求,研究了一套基于XILINX-7000系列Zynq7020芯片的无磁高频加热电路,通过增量式PID算法实现高频加热信号的幅度调制,该电路既可以稳定控制VCSEL的温度,又可以避免产生低频磁场。Zynq7020具有独特的PS(Processing System)和PL(Programmable Logic)架构,利用PL端的高速并行性驱动多个外围芯片,利用PS端的灵活便捷性进行增量式PID的计算,二者通过Block RAM共享缓存数据,实现了对VCSEL温度的闭环控制。经测试,该系统可以对VCSEL实现快速、稳定的温度控制,其在200 s内便可加热至80℃,且温度稳定性高于±0.003℃;在外加电流干扰时可于20 s内恢复稳定,具有良好的抗干扰性。

摘要：高含量纳米碳复合材料能够更好地体现碳纳米管等纳米材料自身的性质.借助自然材料的结构设计和整合思想,使得高含量的纳米碳组装结构体及其复合材料具有结构的合理化、性能的优异化、材料的可控化和应用的高效化,这种方法也将成为未来纳米复合材料发展的重要方向.本文主要介绍了高含量仿生纳米碳复合材料加工过程、结构和界面的仿生设计思想,以及其在仿生智能驱动中的应用进展.

摘要：金属元素常见于天然蛋白质分子中,并扮演着不可或缺的重要角色。对金属与氨基酸的配位方式的不断深入理解,有助于人工设计新型的金属-多肽配位模式,并在多肽结构功能优化、分子组装、标记与成像以及药物设计等领域获得更广泛的研究和应用。本文首先简要介绍蛋白质中的不同基团与金属离子之间的配位模式以及具体的研究案例,进而介绍了金属配位在多肽分子的二级结构调控、超分子结构组装、多肽及蛋白质的荧(磷)光标记、蛋白质折叠方式分析等基础研究中的应用。最后,对上述研究领域为金属-多肽类分子探针或药物的设计优化所提供的发展潜力进行展望。

摘要：针对个性化人脸动漫自动生成的应用背景,提出了在单幅人脸图像中提取头发区域的方法.首先用手工标记训练图像中的头发区域,计算头发位置分布图像和头发颜色的概率分布函数;其次对于测试人脸图像结合头发位置和头发颜色的先验分布构建能量函数,采用割图法对该能量函数进行优化得到初始头发区域;最后利用K-均值算法对初始头发区域进行精细分割,并结合图像后处理算法得到最终的头发区域.实验结果表明,文中方法运算复杂度较低,处理一幅图像的平均时间为300ms左右,头发区域的平均检测准确率超过90%,基本满足个性化人脸动漫自动生成的需求.

摘要：气凝胶是一类兼具重要科学研究意义和巨大工程化应用价值的纳米多孔材料,其制备过程涉及溶胶-凝胶化学转变、结构调控、界面张力消除等基础科学问题,在理化性能方面同时具有超低密度和超低热导率特性,是一类理想的轻量化超级隔热保温材料,在航空航天、交通运输等对重量要求严苛的应用领域极具吸引力.此外,得益于气凝胶的高比表面积、高孔隙率、连续开孔等结构特征,其在吸附、催化、药物载体、能源和环境修复等领域也具有重要应用潜力.因此,近年来气凝胶及其应用获得国内外学术和产业界的极大研究兴趣.本综述调研了自气凝胶首次报道以来相关文献与知识产权的概况,而后以制备方法、气凝胶种类、维度结构设计、新型应用为轴,系统概括了气凝胶的制备方法,新型气凝胶的种类,以维度为特色的气凝胶材料,以及气凝胶的独特应用.如近五年来涌现的新型超分子气凝胶、智能响应气凝胶、气凝胶纤维、气凝胶的增材制造等,都在一定程度上颠覆了传统材料、突破了传统制备方法的局限.最后对气凝胶近年来的发展做了简要总结和展望.

摘要：由于其高含量的面内氮元素、优异的化学和热力学稳定性、可调的电子能带结构和环境友好的特点,石墨相结构的氮化碳(g-C_(3)N_(4))材料作为一种非金属催化剂在光电催化领域已引起广泛关注。相较于光催化领域能带结构的调控,gC_(3)N_(4)在电催化领域的设计主要集中在活性位点的构筑和电子转移能力的调节。本文报道了一种三价Al^(3+)离子电化学插层超快制备超细g-C_(3)N_(4)量子点(QDs)的剥离策略,与传统的碱金属离子相比,Al^(3+)带电荷量大、冲击能力强,易于得到粒径和厚度更小的均一量子点材料。相应的透射电镜(TEM),原子力显微镜(AFM)和紫外吸收光谱仪(UV-vis)表征证实了所制g-C_(3)N_(4) QDs的平均粒径只有3.5 nm,厚度只有3个C―N原子层(~1 nm),并且富含C/N缺陷。这种超细且富含缺陷的量子点材料在0.5 mol L^(-1)H_(2)SO_(4)电解液中具有接近0 V的电催化析氢(HER)开口电位、优异的过电位(η_(10)=208 mV)和较低的塔菲尔斜率(b=52 mV·dec^(-1))。这项工作提出的快速制备富含C/N缺陷g-C_(3)N_(4) QDs的策略也为研究其它二维层状材料的剥离及其在电催化领域的应用提供了一条有趣的研究思路,有利于发掘二维材料更多丰富的物化性质。

摘要：设计并制作了一款直径为1.1 mm、频率为31.11 kHz的MEMS压电微镜,用于需要高速扫描且小尺寸的应用场景。该器件所需模态为扭转模态,与其他模态分离情况好,不会出现耦合。实验结果显示,电压为32 V时光学扫描角40.66°,品质因子1155。改变PZT极性,实验得到了薄膜材料的铁电性质影响。另外,完成了MEMS微镜在0℃~100℃不同温度下角度的变化实验,偏离不超过±1°。仿真模拟、实验结果和理论计算结果三者拟合情况好,表明该设计的微镜具有较高的可控性和稳定性,为实现高精度扫描提供了有力支持。该MEMS压电微镜在AR/VR等领域中具有潜在的应用前景。

摘要：电致变色材料能够在可见-红外宽频谱范围内对吸收率、透过率、反射率和发射率进行动态调节,是人工调制材料光谱特征的有效手段。在实际应用场合,对于色彩(可见光)与热辐射(红外线)可控调节的需求往往并存,利用单一电致变色器件实现可见、红外双波段的光学调制性能具有重要意义。现阶段对于电致变色材料的设计主要集中于可见光谱的调节能力及颜色转变,忽略了对材料红外光谱的探究。本研究选取具有法布里–铂罗(F-P)空腔结构的多彩氧化钨薄膜进行可见–红外宽频谱电致变色探究,具有F-P空腔结构的氧化钨薄膜材料在可见光区呈现多样化、明亮的颜色,再对多彩薄膜进行图案化设计,即可得到具有各种图案的多彩薄膜,并且在外加偏压的作用下可以实现多样化的颜色转变。同时,多彩氧化钨薄膜的红外反射率也可获得明显的可控调制效果,在中波段(Medium Wave,MW)3.5μm左右处不同颜色薄膜均可获得高于25.00%的红外调制率。本研究表明,多彩氧化钨薄膜可以实现可见–红外宽频谱的分立、可控调节,在智能窗、热管理、辐射制冷等应用领域有巨大潜力,可达到光、热性能协同调制的效果。

摘要：随着人类对能源需求的持续提高,太阳能、风能等可再生能源的开发和利用备受关注。可再生能源发电的规模化发展需要与之相匹配的大规模、高效能量存储技术。液流电池是有潜力的大型电化学储能技术之一,具有储能规模大、循环寿命长、安全性高等优势1,2。发展更高储能密度、更低成本、可商业化应用的液流电池技术是实现国家能源安全和可持续发展的重大需求。液流电池的设计需要满足以下特点3,4:(1)正极和负极活性物质可以发生可逆、快速、工作电压较大的电化学氧化还原反应,且应当易于大规模合成;(2)高浓度活性物质在电解液中可稳定分散,无副反应,以保证高的能量密度和循环寿命;(3)所选用的离子交换膜需要具有高的离子电导率、低的膜电阻和低的活性物质渗透率,以确保长期的使用寿命。

摘要：1背景介绍有机光伏电池具有成本低、制备工艺简单、可实现柔性器件等独特优势,成为近年来世界范围内的研究热点,并在过去二十年内得到了迅速的发展1。近年来,通过对活性层材料结构设计与器件制备工艺的优化,采用A-D-A型非富勒烯小分子作为受体材料的有机太阳能电池的研究已使能量转换效率推进至16%以上2。实现高能量转换效率是推进有机太阳能电池走向应用的必要条件,但在此过程中仍有关键技术问题亟待解决,采用绿色溶剂对活性层体系进行加工便是其中重要的一项挑战3。