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非周期性一维圆柱形光子晶体的反射特性及其在多波长传感中的应用研究
在光电子技术迅猛发展的今天,一维光子晶体因其独特的光调控能力成为研究热点。传统周期性结构虽能产生光子带隙,但其单一反射峰特性限制了在多波长传感等领域的应用。与此同时,微纳加工技术的进步使得复杂非周期结构的制备成为可能。这种背景下,Ferhat Nutku和Sakine Gökşin开展了一项创新性研究,通过对比周期性与非周期性一维圆柱形光子晶体的光学特性,为多波长光学器件的开发提供了理论依据。研究团队采用CAMFR软件进行严格数值模拟,核心结构由GaAs和AlAs半导体盘层构成,直径0.04μm,外包覆层折射率2.90。通过系统分析Fibonacci、Thue-Morse、双周期和Rudin-
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超声波焊接ABS与激光刻蚀铝合金的界面特性及焊缝形成机理研究
在电动汽车产业快速发展的背景下,结构轻量化成为提升续航里程和能源效率的关键策略。研究表明,车辆质量每减轻10%,续航可增加5.5%,能源效率提升约8%。然而,传统金属材料难以满足轻量化需求,而热塑性塑料虽具有密度低、比强度高等优势,却无法完全替代金属。这种矛盾催生了聚合物/金属异质材料连接技术的研发需求。当前机械紧固、胶接和焊接等连接方式各有局限:机械紧固引入额外重量,胶接工艺复杂且污染环境,而激光焊接、摩擦焊等技术或存在参数控制苛刻,或导致材料热损伤等问题。针对这一技术瓶颈,来自湖南的研究团队在《Optics》发表论文,创新性地采用超声波焊接(USW)技术实现ABS塑料与激光刻蚀5052铝合
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-06-28
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铝合金激光送丝增材制造中随动送丝策略对成形质量的影响机制研究
论文解读铝合金因其轻量化、耐腐蚀等特性,在航空航天和汽车制造领域备受青睐。然而,传统激光送丝增材制造(Laser Wire Additive Manufacturing, LWAM)面临两大难题:一是送丝方向性差导致熔池金属流动不稳定,二是复杂轨迹成形尺寸波动大。例如,框架和S形轨迹的层间沉积高度差异可达毫米级,严重影响零件力学性能。更棘手的是,铝的高反射率易造成激光能量损失,而熔池热积累(如拐角处温度高达295.7℃)会加剧晶粒粗化。如何通过精准控制送丝策略优化成形质量,成为突破技术瓶颈的关键。河北某高校团队在《Optics》发表的研究中,创新性地提出横向轴随动送丝控制策略。通过高速摄像机实
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-06-28
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Er3+,Yb3+共掺杂La2Zr2O7与Y2Zr2O7荧光粉的可见-红外上转换发光对比研究及其在光学测温与潜指纹检测中的应用
在光学传感与生物检测领域,稀土掺杂材料因其独特的光学特性备受关注。然而,传统上转换材料存在激发波长单一、测温灵敏度受限等问题,且不同晶体结构对发光性能的影响机制尚不明确。针对这些挑战,研究人员开展了一项创新性研究,通过系统比较两种典型基质材料的发光特性,为多功能光学材料的开发提供了重要参考。该研究团队采用燃烧法(CMB)和微波水热法(MHT)两种合成路线,制备了Er3+单掺和Er3+/Yb3+共掺杂的La2Zr2O7(LZO,有序烧绿石结构)与Y2Zr2O7(YZO,无序萤石结构)荧光粉。通过X射线衍射(XRD)、漫反射光谱(DRS)、光致发光(PL)和上转换发光(UCPL)等技术手段,系统表
来源:Optical Materials
时间:2025-06-28
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深海透明载人舱界面变形协调关键设计及疲劳性能优化研究
在蔚蓝深海的探索征程中,透明载人舱如同深海之眼,为人类揭开海洋神秘面纱。然而这片看似澄澈的观察窗口,却暗藏致命危机——聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)舱体与金属穿透件的连接部位,在千米水压的反复蹂躏下,常因变形失配引发应力集中,导致材料如玻璃般脆性断裂。早在上世纪70年代美国海军NEMO深潜器就发现,传统ASME PVHO-1标准仅通过增加舱体厚度来保障安全,却对界面微滑移、蠕变恢复等非线性行为束手无策。更棘手的是,PMMA的弹性模量(仅3 GPa)与金属相差两个数量级,微小几何不连续就会诱发11.6%的应力突变,这种"刚柔相斥"的困局至今仍是制约深潜器性能提升的卡脖子难题。上海高水平地方高校渔业
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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低塑性软黏土中大直径单桩的离心模拟与p-y曲线表征:单调与长期循环荷载下的响应机制
在台湾海峡等海域,海上风电(OWT)基础面临着独特的工程挑战——海床广泛分布着低塑性软黏土,这种特殊地质条件下,大直径单桩基础在数百万次波浪循环荷载作用下的长期性能尚不明确。传统设计依赖美国石油学会(API)的p-y曲线方法,但该方法基于柔性桩现场试验数据,对半刚性桩在低塑性黏土(PI<20)中的适用性存疑。更棘手的是,长期循环荷载会导致黏土累积应变和刚度衰减,现有设计规范却缺乏量化这些效应的可靠模型。104次)循环荷载工况。关键技术包括:1)采用混合土体制备满足PI=15-20的原状土样;2)通过应变控制加载模拟实际波浪荷载谱;3)采用微型传感器阵列监测桩-土界面响应;4)基于试验数据反演建
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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多模块浮式光伏阵列动态响应与水力特性的实验与数值研究
随着全球能源转型加速,海上浮式光伏(FPV)因其节约土地、发电效率高等优势成为研究热点。然而,当前研究多集中于单模块平台,对兆瓦级多模块阵列的耦合动力学特性认知不足,特别是模块间连接器(hydrodynamic connector)的载荷机制、系泊系统(mooring system)与多体干涉效应等关键问题亟待解决。荷兰Oceans of Energy等机构虽已开展10米浪高环境下的FPV示范项目,但学术界对多模块FPV的动态响应(dynamic response)仍缺乏系统性研究。为攻克这些难题,中国某研究团队在《Ocean Engineering》发表最新成果。研究首先设计双层三角形光伏支
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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基于赫兹圆柱内接触模型的变截面钻柱非线性准静态屈曲模拟研究
在深海和陆地钻井作业中,钻柱因巨大的长径比和复杂载荷作用极易发生屈曲,这不仅降低钻压传递效率,还可能引发设备损坏。传统解析方法仅能求解等截面钻柱(CCS)的临界屈曲载荷,而实际工程中广泛使用的变截面钻柱(VCS)因截面突变和重力场影响,其屈曲行为难以通过理论公式刻画。更棘手的是,现有数值模型或忽略重力影响,或将接触力简化为节点集中载荷,导致连续接触区域的计算精度不足。针对这些挑战,中国某研究机构团队在《Ocean Engineering》发表研究,通过融合Rayleigh梁理论(考虑转动惯量)和Hamilton变分原理,构建了涵盖几何非线性和接触非线性的钻柱动力学方程。创新性地采用赫兹圆柱内接
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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柔性圆柱体涡激振动能量提取的数值模拟与优化研究:基于多材料及宽参数域的高效能量捕获分析
在海洋可再生能源开发领域,如何从低速水流中高效提取能量一直是技术瓶颈。传统刚性圆柱体的涡激振动(VIV)能量捕获装置虽结构简单,但存在适应性差、效率受限等问题。而柔性圆柱体因其独特的流固耦合特性,能通过大变形将流体动能转化为机械能,展现出巨大潜力。然而,柔性结构的复杂动力学行为受材料属性、几何参数和流体条件多重影响,此前缺乏系统性研究。印度理工学院卡拉格普尔分校的研究团队在《Ocean Engineering》发表的研究,首次通过数值模拟揭示了柔性圆柱体VIV能量提取的优化规律。研究采用尾流振子模型(WOM)这一经实验验证的降阶模型,规避了计算流体动力学(CFD)的高计算成本问题。通过设置固定
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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海洋环境下浮动核电站控制棒落棒行为的建模与安全分析
在能源转型与海洋开发的背景下,浮动核电站(Floating Nuclear Power Plant, FNPP)因其清洁高效的特点成为国际关注焦点。然而,当这种"海上核堡垒"遭遇风浪时,其核心安全部件——控制棒(Control Rod, CR)的紧急落棒行为将面临前所未有的挑战。与陆地核电站不同,船舶的六自由度运动(包括横摇、纵摇等)会使CR与导向管(Guide Tube, GT)之间产生高频碰撞,流体场呈现强非线性特征,传统分析模型难以适用。更棘手的是,CR与GT间仅毫米级的狭缝间隙,使得数值模拟极易出现病态问题。如何建立高效精确的CR落棒动力学模型,成为保障FNPP安全运行必须攻克的技术壁
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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波浪能转换器阵列的分布式非线性模型预测控制:协同优化与计算效率提升
波浪能作为全球储量达29,500 TW的清洁能源,其开发面临经济性瓶颈。虽然阵列化部署可通过共享基础设施降低成本,但紧密排列的波浪能转换器(WEC)会产生复杂的辐射(radiation)和衍射(diffraction)相互作用,传统集中式模型预测控制(MPC)因计算复杂度呈指数增长难以实时实施。更棘手的是,多数WEC存在非线性流体动力学特性,现有"独立式"控制方案会损失30%以上的潜在能量捕获效率。中国某高校联合爱尔兰MaREI研究中心提出创新解决方案。研究团队基于增强拉格朗日交替方向不精确牛顿(ALADIN)算法,开发了两种分布式非线性MPC(D-NMPC)架构:在N2N方案中,各WEC仅与
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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南海台风条件下中等水深波谱建模与特征分析:L22模型在双峰谱拟合中的优越性
在南海这片被称作"台风走廊"的海域,每年肆虐的热带气旋不仅威胁着航行安全,更对蓬勃发展的海上风电、石油平台等海洋工程构成严峻挑战。传统波浪预测模型往往将台风期间的波浪简化为单一波峰结构(unimodal spectrum),但越来越多的现场观测表明,当狂风与远道而来的涌浪相遇时,海洋表面会形成具有双峰特征(bimodal spectrum)的复杂波谱——就像同时存在两个不同节奏的舞者,这种动态交互给工程结构带来难以预测的共振风险。针对这一难题,由国家自然科学基金等项目支持的研究团队在《Ocean Engineering》发表最新成果。研究人员选取南海15米中等水深区域,利用Nortek AWA
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-28
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赌博动机在精神症状、解离与问题赌博严重程度间的中介效应研究
赌博背后的心理迷宫:当逃避成为习惯在现代社会的娱乐活动中,赌博行为如同一把双刃剑。当它从偶尔的消遣演变成无法控制的需求时,便构成了问题赌博(problem gambling)。据统计,全球约有1-3%的人口受到赌博障碍(gambling disorder)困扰,这种被世界卫生组织(ICD-11)定义为"持续优先考虑赌博并导致功能损害"的精神疾病,正引发越来越多的公共卫生关注。现有研究发现,焦虑、抑郁等精神症状(psychiatric symptoms)和"灵魂出窍"般的解离体验(dissociation)是问题赌博的重要风险因素。但令人困惑的是:为什么有些人会深陷赌博泥潭,而另一些人却能保持适
来源:Journal of Gambling Studies
时间:2025-06-28
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基于AFCPOA算法的光伏-风能混合分布式发电系统在配电网中的电压稳定与损耗优化研究
随着全球能源转型加速,光伏(PV)和风能等可再生能源分布式发电(DG)在配电网中的渗透率持续攀升。然而,这类电源的间歇性特性与动态负荷的时空变化,导致传统径向配电网(RDN)面临电压波动加剧、功率损耗激增等严峻挑战。尤其在季节性负荷差异显著的地区,如何实现多类型DG的协同优化调度,成为制约新能源消纳的关键瓶颈。针对这一难题,国内研究人员在《Next Energy》发表研究,提出创新性的自适应模糊校园安置优化算法(Adaptive Fuzzy Campus Placement-based Optimization Algorithm, AFCPOA)。该研究通过构建网络拓扑基潮流计算(NTLF)
来源:Next Energy
时间:2025-06-28
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温度调控MOCVD沉积氮化钒薄膜的结构与光学特性及其在超级电容器和光催化中的应用研究
在能源材料领域,过渡金属氮化物因其独特的电子结构和物理化学性质备受关注。其中立方晶系的氮化钒(VN)凭借高达1.18×106 S/m的电导率和150-300 F/g的比电容,成为超级电容器电极材料的明星候选。然而传统制备方法如碳热还原法需1500°C高温,且产物易受碳/氧杂质污染——这些杂质会形成碳氮化物或氧氮化物相,使材料电导率下降40%以上,严重制约其实际应用。针对这一瓶颈,研究人员创新性地采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术,以四氯化钒(VCl4)和六亚甲基四胺(HMTA)为前驱体,在450°C和500°C两个温度点下于钠钙玻璃和不锈钢基底上沉积VN薄膜。通过SEM、XRD、FTI
来源:Next Materials
时间:2025-06-28
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Fe2CrAl Heusler合金的结构与磁性特性研究:从理论预测到实验验证
在材料科学领域,Heusler合金因其独特的电子结构和磁性特征成为自旋电子学器件的热门候选材料。其中,Fe2CrAl作为典型的全Heusler化合物,理论预测其具有半金属性(half-metallicity)和L21有序结构,但实验观测却显示原子位点存在显著无序,且磁行为与理论存在矛盾——这种"理想与现实"的差距严重制约了其实际应用。更令人困惑的是,尽管该化合物被预测在居里温度(TC)以上应呈现顺磁性,但多项研究却检测到持续的短程磁关联。这些未解之谜呼唤更精确的实验验证,特别是需要中子衍射这种能区分邻近原子序数元素的技术来揭示晶体结构与磁性的本质关联。针对这一挑战,国内研究人员通过电弧熔炼结合
来源:Next Materials
时间:2025-06-28
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Optomesh® ULTRALIGHT超轻量疝修补网的开放与腹腔镜手术疗效及安全性回顾性分析
50g/m2)仍面临慢性疼痛、异物感等问题。随着微创技术普及,如何平衡补片强度(抗复发)与舒适度(低炎症反应)成为临床新挑战。波兰罗兹医科大学联合三家医疗中心开展了一项突破性研究,评估Optomesh® ULTRALIGHT超轻量补片(25-37g/m2)的临床价值。这项回顾性-前瞻性研究纳入171例22-70岁患者,通过开放(155例)与腹腔镜(16例)两种术式,采用视觉模拟评分(VAS)、复发率等指标进行长达1181天的随访。研究团队创新性地对比了L-Pore(6mm2孔隙)、M-Pore(4mm2)和S-Pore(1.3mm2)三种孔隙结构的临床差异。关键技术方法包括:1)多中心队列设计
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基于UKF框架的Chézy系数动态更新算法:揭示稳态摩擦公式在非恒定流计算中的根本性缺陷
在水利工程领域,模拟洪水演进如同预测天气般充满挑战,其中摩擦阻力的计算堪称"阿喀琉斯之踵"。传统方法沿用两百余年的Chézy公式,这本为恒定流设计的工具,却被强行套用在瞬息万变的洪水模拟中——就像用算盘计算航天轨道,其误差早已成为行业公开的秘密。河海大学港口与航道工程实验室的研究团队在《Mathematics and Computers in Simulation》发表的研究,如同给这个古老公式做了一次"核磁共振",首次通过Unscented Kalman Filter(UKF,无迹卡尔曼滤波)的动态视角,揭开了稳态摩擦公式在非恒定流中的致命缺陷。研究采用实验室水槽控制实验与福建九龙江自然洪水
来源:Mathematics and Computers in Simulation
时间:2025-06-28
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Sb/Zn共掺杂Mg2Si0.3Sn0.7合金热电性能的协同优化与超高ZT值突破
(论文解读)在全球能源危机与碳中和背景下,热电材料(thermoelectric materials)因其能将废热直接转化为电能而备受关注。然而,传统高性能材料如PbTe、Bi2Te3含昂贵或有毒元素,而环保的Mg2Si基材料又受限于低电导率(σ)与高热导率(κ)的固有矛盾。如何通过"电子晶体-声子玻璃"策略打破ZT=α2σT/κ的参数耦合,成为领域核心挑战。印度理工学院孟买分校等机构的研究团队另辟蹊径,选择Mg2Si0.3Sn0.7固溶体为基材,通过Sb/Zn双原子协同掺杂,首次实现超低变形势(Edef=8.0-8.1 eV)与合金散射势(Ealloy=0.3-0.31 eV)的突破,使霍尔
来源:Materials Today Physics
时间:2025-06-28
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金属增材制造集成仿真框架:Ti-6Al-4V的粉末沉积、熔池动力学与微观结构演化研究
金属增材制造(Additive Manufacturing, AM)技术正重塑航空航天、医疗等领域的制造范式,其中激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion, L-PBF)因其高精度、低材料损耗的优势备受瞩目。然而,这项技术面临着一个“黑箱”难题——打印过程中复杂的物理现象(如粉末飞溅、熔池不稳定、微观结构不均匀)导致最终零件性能难以预测。传统试错法成本高昂,而现有仿真工具往往孤立模拟单一环节,无法捕捉全流程动态关联。这就像试图通过观察蛋糕的切片来还原整个烘焙过程,显然力有不逮。针对这一挑战,中国科学院的研究团队在《Materials Today Communication
来源:Materials Today Communications
时间:2025-06-28