摘要：近年来,压力传感器在智能可穿戴纺织品、健康监测、电子皮肤等领域得到了广泛应用。二维纳米材料MXene的出现,为压力传感带来了全新的突破。Ti3C2Tx是压力传感领域研究最多的MXene,具有良好的机械性能、高导电性、优异的亲水性以及广泛的可修饰性,是理想的压力传感材料。因此,近些年研究者们对MXene在压力传感器中的设计和应用进行了大量探索和研究。本文总结了MXene的制备技术和抗氧化方法。同时介绍了基于MXene的微结构设计,包括气凝胶/多孔结构材料、水凝胶、柔性衬底和薄膜。该类设计有利于提高压力传感器的响应范围、灵敏度和柔韧性,促进了压力传感器的快速发展。此外,进一步探讨了MXene压力传感器的工作机制,包括压阻式、电容式、压电式、摩擦电式、电池式和纳米流体式等。MXene以其优异的特性而在各种机制的传感器中得到了广泛应用。最后,对MXene材料的合成、性质以及其在压力传感方面的机遇和挑战进行了展望。

摘要：多功能可重构超表面能够满足对器件小型化、集成化、适用于多场景应用的需求,是近几年的研究热点之一.本文采用狄拉克半金属作为可控材料,提出了一种太赫兹多功能可重构编码超表面.首先设计了一种顶部由狄拉克半金属材料构成的“回”字形结构的三层太赫兹编码超表面单元,利用外加偏置电压动态调节狄拉克半金属介电常数,使超表面单元在1.95 THz处实现2 bit编码.然后基于设计的编码超表面单元结构,利用遗传算法对编码超表面的阵列排布进行逆向设计,从而实现波束赋形、涡旋波束产生及雷达散射截面缩减等功能.研究结果表明,针对波束赋形,在1.95 THz处可以实现俯仰角在40°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单波束与多波束反射,并且多波束中的各个波束的俯仰角和方位角都可以单独调控,提高了对太赫兹波束调控的灵活性;针对涡旋波束,可以产生拓扑电荷数为l=±1,l=±2的单涡旋波束,并且可以实现俯仰角在30°范围内、方位角在360°范围内任意角度的单涡旋波束与多涡旋波束调控;此外,在1.72—2.51 THz范围内可以实现大于10 dB的雷达散射截面缩减.因此,提出的狄拉克半金属编码超表面可以实现多种功能,且性能优良,在通信网络、天线和雷达系统等领域具有一定的应用前景.

摘要：锂离子电池广泛应用于电动汽车和储能领域,石墨负极材料受制于缓慢的嵌锂动力学和低的工作电位,其高倍率充放电下的容量、稳定性和安全性无法满足快充电池的应用需求。本文分析了快充石墨负极材料面临的主要挑战,着重介绍了石墨负极本征结构和浓差极化等限制其快充性能的内在因素,总结了通过石墨负极结构设计、化学修饰和表面包覆等策略提升石墨负极快充性能的方法,重点分析了增强石墨负极材料中离子电子传输、降低界面电阻等作用机理,展望了快充石墨负极的发展前景。结合现有研究成果,提出硬碳包覆微晶石墨策略,有望从材料设计层面大幅提升石墨的倍率性能,为高功率、高能量密度的LIBs石墨负极材料设计提供指导。

摘要：本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

摘要：提出并研究了一种基于拓扑优化设计的太赫兹薄液晶(LC)编码超表面。基于遗传算法对金属谐振图案进行拓扑优化,设计了一种薄厚度反射型2 bit LC编码超表面单元,LC层厚度仅为14μm,克服了利用多层LC或LC谐振切换机制实现多比特编码外部馈电系统复杂的缺点,同时具有较快的响应速率。基于设计的LC 2 bit编码超表面单元,利用遗传算法对阵列编码排布进行逆向设计,增强波束调控的主动性和灵活性,仿真实现了0.394 THz处波束赋形和涡旋波束的功能。结果表明:对于波束赋形,该超表面单元不仅可以实现俯仰角在0°~30°范围内、方位角在0°~360°范围内任意角度的单波束和多波束的调控,还可以对多波束的各个目标波束进行独立调控,同时扫描和跟踪多个目标,实现对太赫兹波束更优性能的调控;对于涡旋波束,该超表面单元可以产生拓扑荷数l=±1、±2、±3且模式纯度大于70%的涡旋波束,同时可实现俯仰角在0°~30°范围内、方位角在0°~360°范围内任意角度的单涡旋和多涡旋波束的灵活调控。

摘要：针对片上部署非线性激活函数产生的精度损失以及硬件资源开销大的问题,提出一种基于三分法指数方法的多模态高精度非线性激活函数协处理器设计.首先分析激活函数在不同拟合参数下的近似误差以及运算量,为设计提供指导;然后设计一种模块化的硬件框架,通过复用指数、对数、sigmoid模块并结合浮点计算单元,能够以较低的面积开销部署多种激活函数.在Xilinx的Vertix系列FPGA上完成原型测试,实验结果表明,在仅增加32个查找表的情况下,所提设计tanh和sigmoid的近似误差仅为2项拆分指数方法的65.02%和69.00%,同时拟合范围扩大60%;与高精度分段线性逼近方法相比,该设计在仅用4%的查找表数量的情况下,将近似误差缩小82%.

摘要：针对高速高精度的激光微加工应用,提出一种基于并行处理架构的全数字控制双轴振镜驱动系统设计方案,在高频数字控制下实现了双轴振镜的高动态实时控制。通过建立振镜系统数学模型,以串级闭环控制为基础,采用模型跟踪控制策略提升了位置跟踪性能。实验结果表明所设计的双轴振镜控制系统能够有效提升动态响应速度、降低跟踪误差,满足期望工作性能指标.

摘要：近年来,由于地球上钠资源分布广泛和丰富,钠离子电池的研究引起了人们的极大兴趣。目前,钠离子电池仍面临着能量密度低、循环稳定性不理想等关键科学问题。钠离子电池存储性能的提高需要对其电极材料储钠微观机制的全面和精确的理解。尽管研究者们已经开展了大量的原位透射电子显微学研究来揭示钠离子电池负极材料的储钠特性和微观机制,但是相关的综述鲜见报道。鉴于此,本文综述了近年来原位透射电子显微镜在研究钠离子电池负极材料储钠过程中材料的形貌、微观结构和化学成分等的演化与微观机理的研究进展,阐明了钠离子电池负极材料的组成/结构与钠离子电池电化学性能之间的构效关联。本综述旨在为高效钠离子电池负极材料的高效选择和合理设计提供参考。

摘要：针对微波光子系统对片上高速调制器件的使用需求,基于铌酸锂材料的线性电光效应,研究通过开展片上器件的光电联合仿真设计,利用与CMOS工艺相兼容的半导体器件制备方法,将低损耗铌酸锂波导、高效耦合模斑转换器、高频微波信号传输线等片上光电器件集成在绝缘体上的铌酸锂(LNOI)晶圆上,实现调制器芯片的片上集成化;采用微光学耦合工艺实现芯片实现光纤阵列的光信号输入输出;采用引线键合方式实现芯片-薄膜电阻-射频接头的阻抗匹配和电信号低损传输;最后采用平行封焊完成芯片-光纤-管壳的气密性封装,以提高调制器的可靠性和环境适应性。测试得到器件光功率插损15 G(@3 dB),动态半波电压<6 V(@10 GHz),满足光电振荡器等相关微波光子器件的应用需求。

摘要：传统的傅里叶红外光谱成像设备(FTIR)所用的干涉仪体积较大,变间隙法布里-珀罗干涉仪(F-P干涉仪)以其小体积紧凑型的优点解决了传统FTIR设备的小型化问题。但由于变间隙F-P干涉仪内部光学镜片在安装时需要将镜片紧密贴合在一起,其紧固力可能对镜片局部施加力使得镜片产生形变,从而影响所得到的光谱数据的精确度。以某型基于变间隙F-P干涉仪的红外成像光谱设备为例,通过Zygo激光干涉仪测量F-P干涉仪镜片在紧固后的受力形变,建立干涉仪形变仿真模型。通过仿真模型分析,明确了F-P干涉仪的形变会导致光谱响应强度和波长准确度的下降,为后续对F-P腔的结构优化设计指明了方向。