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基于海量数据比对筛选的光学初始结构定量评估算法及其在非位移变焦系统中的应用
光学系统作为核心信息采集装置,其设计质量直接影响成像性能。传统光学设计高度依赖设计师经验:从专利库筛选初始结构后,需人工调整参数以满足需求。对于常规设计尚可应对,但在非位移变焦系统等新兴领域,传统方法面临严峻挑战——这类系统通过聚焦可调透镜(Focus Tunable Lenses, FTLs)实现变焦,其像差变化复杂度远超机械变焦系统。现有两种设计方法各有局限:基于专利修改的方法对经验要求极高;而基于高斯矩阵推导的方法又受限于苛刻约束条件,难以实现大变倍比。更关键的是,当前领域缺乏对初始结构优化潜力的量化评估体系,导致设计效率低下且结果不可控。针对这一瓶颈问题,中国科学院的研究团队在《Opt
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基于石墨烯-黑磷杂化结构的可调谐等离子体诱导透明太赫兹超表面高性能传感器研究
太赫兹波因其独特的分子指纹识别能力和非电离特性,在生物医学检测领域展现出巨大潜力。然而传统金属基等离子体诱导透明(PIT)器件面临损耗高、调谐难等瓶颈,而单一二维材料如石墨烯(GP)或黑磷(BP)构建的传感器又存在灵敏度与品质因数(FOM)难以兼得的困境。针对这些挑战,国内研究人员在《Optik》发表了一项突破性研究,通过创新性地设计GP-BP杂化超表面结构,成功实现了高性能、多维度可调的太赫兹传感器。研究团队采用有限时域差分(FDTD)数值模拟方法,通过分析表面电导率(Kubo公式)和模式耦合机制,验证了十字形谐振器与矩形环谐振器的协同效应。通过系统测试不同偏振态(TE/TM)下的传输谱,结
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紫外飞秒激光无损清除碳纤维增强聚合物表面底漆的机理与工艺研究
碳纤维增强聚合物(CFRP)因其高强度、轻量化特性,已成为航空航天等领域的关键材料。然而,其表面防护涂层在长期使用后需定期清除,传统机械或化学方法易损伤基底。尤其对于作为底漆的丙烯酸树脂,其高附着力更增加了清除难度。现有激光清洗技术多采用红外激光,热效应显著,易导致碳纤维断裂。紫外飞秒激光凭借超短脉冲(10-15秒级)和高光子能量的双重优势,理论上可实现"冷加工",但此前从未应用于CFRP底漆清除领域。哈尔滨工业大学的研究团队在《Optics 》发表论文,首次系统研究了紫外飞秒激光清除CFRP表面底漆的工艺与机理。研究通过激光共聚焦显微镜、X射线光电子能谱(XPS)等技术,结合表面润湿性和硬度
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-06-17
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短谐振腔分布反馈激光器光学反馈下动力学演变的实验研究及其混沌生成新路径探索
研究背景与意义半导体激光器产生的混沌光在高速保密通信、物理随机密钥生成和雷达测距等领域具有重要应用。然而,混沌带宽的限制直接影响混沌激光雷达的空间分辨率、光通信传输速率和密钥生成效率。如何生成宽带混沌成为研究热点。传统分布反馈激光器(DFB)通过光学反馈驱动混沌时,通常遵循“稳定态→单周期态→准周期态→混沌态”的演化路径。但短谐振腔DFB激光器(SC-DFB)因其高弛豫振荡频率(fro)和对外界扰动的高敏感性,可能表现出独特的动态行为,此前尚未被系统研究。研究方法广东研究团队通过搭建光学反馈实验系统(图1),使用腔长175 μm的SC-DFB激光器(阈值电流Ith=10 mA),在30 mA偏
来源:Optics & Laser Technology
时间:2025-06-17
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基于Ag2
S/NiCo2
S4
异质结的高灵敏度可见光-近红外柔性光电探测器研究
在生物医学成像、安防系统和可穿戴设备需求激增的背景下,传统光电探测器面临响应率低、光谱范围受限和机械柔性不足三大瓶颈。尤其当涉及近红外(NIR)检测时,窄带隙材料固有的载流子复合损失问题更为突出。尽管通过能带工程和异质结设计已取得进展,但如何同步实现高响应率、宽谱探测与机械稳定性仍是领域内亟待突破的难题。印度理工学院海德拉巴分校的Sameera Tanooj Chamarty与Sushmee Badhulika团队在《Optical Materials》发表的研究,创新性地将p型Ag2S(带隙1.2 eV)与n型NiCo2S4(带隙2.4 eV)通过SILAR法构建异质结,在纤维素纸基底上开发
来源:Optical Materials
时间:2025-06-17
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封装型多共振TADF树枝状分子兼具AIEE特性实现高效溶液加工窄谱深蓝OLED
在显示技术领域,有机发光二极管(OLED)因其自发光、柔性可弯曲等优势成为研究热点。其中,基于热激活延迟荧光(TADF)材料的第三代OLED理论上可实现100%激子利用率,但传统TADF材料因给体-受体(D-A)扭曲结构导致发射谱宽,难以满足高清显示对窄谱深蓝光的需求。2016年提出的多共振TADF(MR-TADF)技术通过刚性多环骨架中氮(N)和硼(B)原子的协同作用实现了窄谱发射,但这类材料的刚性结构易引发聚集淬灭(ACQ),严重制约其溶液加工应用。为解决这一矛盾,中国的研究团队在《Optical Materials》发表研究,设计了一种新型封装式MR-TADF树枝状分子2CzphQAO。
来源:Optical Materials
时间:2025-06-17
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基于代理模型的渔政船尾鳍多目标优化设计及其水动力性能研究
在海洋资源管理与渔业执法中,渔政船的航行效率直接影响任务执行能力。然而,传统船舶设计面临两大难题:一是附体(如尾鳍)参数调整依赖耗时耗力的物理实验或计算流体力学(CFD)模拟;二是多参数耦合优化缺乏系统性方法。尤其对于尾鳍这类结构简单但水动力效应复杂的装置,现有研究多聚焦单一参数或固定形态,难以实现连续区间内的多目标协同优化。针对这一挑战,中国某研究团队在《Ocean Engineering》发表了一项创新研究。他们以渔政船尾鳍为对象,开发了一套融合参数化建模、代理模型和智能算法的优化框架。研究首先构建了包含8个可调参数的尾鳍模型(4个控制形态类别,4个调节几何尺寸与安装位置),通过Sobol
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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基于增强铝蜂窝板的新型船闸防撞系统全尺度实验与数值评估
随着全球航运量的激增,船舶与船闸扇形门的碰撞事故频发,传统钢制防撞系统因无法有效耗散冲击能量,导致结构变形、焊缝开裂等问题,严重威胁航道安全。中国研究人员针对这一挑战,在《Ocean Engineering》发表研究,提出了一种革命性的解决方案——采用增强铝蜂窝板(Reinforced Aluminum Honeycomb)与模块化支撑结构的新型防撞系统。研究团队通过香港蓝船闸(Honglan Lock)全尺度实验,结合ABAQUS/Explicit数值模拟,系统评估了不同船舶速度和角度下的碰撞性能。关键技术包括数字图像相关(DIC)变形监测、有限元建模(基于实际几何尺寸)以及与传统焊接钢系统
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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基于模型预测控制(MPC)的深水钻井隔水管应急解脱后回弹振动抑制研究
在波涛汹涌的深水海域,钻井隔水管系统如同连接海面平台与海底井口的"生命线",承担着循环钻井液、调控井压等关键任务。然而当遭遇台风或系统故障触发应急解脱时,这根"生命线"会像突然松开的弹簧般剧烈回弹——弹性势能的瞬间释放与钻井液排放形成"双重打击",可能引发隔水管屈曲、疲劳断裂等灾难性后果。传统控制方法如同用固定节奏应对复杂舞步,难以协调多变的流体-结构相互作用、平台升沉运动等动态因素,更无法处理"禁止轴向压缩"等刚性约束。中国石油大学的研究团队在《Ocean Engineering》发表的这项研究,创新性地将模型预测控制(MPC)引入深水隔水管回弹抑制领域。通过建立融合钻井液排放阻力与平台升沉
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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基于遗传算法的护板形状优化及其对圆柱结构波浪载荷的减载机制研究
海洋环境中圆柱结构(如海上风机单桩、桥墩等)长期承受波浪载荷威胁,传统防护手段如防波堤存在环境适应性不足的问题。哈尔滨工业大学团队在《Ocean Engineering》发表研究,通过遗传算法(GA)优化护板形状,结合边界元法(BEM)模拟线性波-结构相互作用,并开展水槽实验验证。研究发现:GA优化的曲面护板可降低23%波浪弯矩,但会加剧波浪爬高;当无量纲波数k0R=0.5时护板可能反向增载,揭示了线性理论在模拟波浪破碎等非线性现象时的局限性。关键技术包括:1) 边界元法(BEM)计算线性波浪载荷;2) 遗传算法(GA)全局优化护板几何参数;3) 物理水槽实验对比三种护板(优化曲面、平板、多孔
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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中国东海混合浪模拟中Ochi–Hubble谱的优化:基于双案例研究的工程适用性提升
在东海沿岸如火如荼的海上风电和养殖设施建设中,工程师们面临着一个关键挑战:如何准确描述混合浪的双峰谱特征。当台风过境时,近岸海域常出现风浪与涌浪叠加形成的复杂波浪场,其能量分布在频谱上呈现独特的双峰结构。传统单峰谱模型如Pierson-Moskowitz谱会高估结构载荷,导致过度设计。虽然1976年提出的Ochi–Hubble谱能描述双峰特征,但其参数基于北大西洋数据,且需要繁琐的非线性最小二乘法拟合,在中国海域适用性有限。针对这一难题,中国某高校团队在《Ocean Engineering》发表研究,通过分析浙江温岭和江苏射阳两处实测波浪数据,对经典Ochi–Hubble谱进行本土化改造。研究
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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基于维纳过程与贝叶斯网络的海洋核电站防腐涂层管道状态评估概率模型研究
海洋环境中的核电站安全运行始终面临严峻挑战,其中连接重要厂用水系统(SEC)与海水的管道堪称"生命线"。这些管道长期浸泡在高氯离子、微生物和溶解氧的复杂介质中,如同披着"糖衣"的金属战士——防腐涂层一旦失效,局部腐蚀将引发冷却剂泄漏甚至反应堆停堆。尽管环氧涂层被广泛使用,但传统评估方法对稀疏检测数据束手无策,更缺乏量化涂层退化与基体腐蚀关联的理论框架。中国研究人员在《Ocean Engineering》发表的这项研究,开创性地将随机过程理论与概率方法相结合。团队首先利用维纳过程(Wiener process)描述涂层粘附力的指数型退化规律,建立包含维护质量修正项的可用性模型;进而通过贝叶斯网络
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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基于物理降阶模型与实验验证的多孔介质非线性调谐液体阻尼器地震振动控制研究
在土木工程和海洋结构领域,如何有效控制结构振动始终是研究者面临的重大挑战。传统调谐质量阻尼器(TMD)虽然广泛应用,但其性能受限于复杂环境荷载。调谐液体阻尼器(TLD)因成本低廉备受关注,但存在固有阻尼不足和易失谐两大缺陷。尽管通过安装挡板等障碍物可增强阻尼,却可能改变系统固有频率。多孔介质调谐液体阻尼器(PMTLD)的出现为解决这一矛盾提供了新途径——既能显著提升阻尼又不引起明显失谐,但其非线性阻尼特性亟需实验验证。台湾地区的研究团队在《Ocean Engineering》发表的研究中,建立了基于势流理论的PMTLD物理降阶模型(ROM),采用Darcy-Forchheimer流动描述多孔介
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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海带养殖场的波浪衰减能力实验研究及其在海岸生态系统中的应用
在应对气候变化的全球行动中,海带养殖因其卓越的碳封存能力成为蓝色经济的焦点。然而,近岸海域频繁的波浪作用常导致海带叶片脱落,直接影响养殖效益和碳汇稳定性。尽管前人已关注海带与波浪的相互作用近百年,但现有研究多集中于单一参数分析,缺乏对规模化养殖场动态响应的系统评估,特别是对不规则波浪场景的量化研究。这种认知空白严重制约了海带养殖场在海岸带生态工程中的精准应用。为解决这一难题,中国某研究团队在《Ocean Engineering》发表论文,通过几何相似的PVC海带物理模型,在波浪水槽中模拟真实海洋环境。研究创新性地同步考察波浪周期、波高、叶片高度、行间距、淹没深度和养殖长度六维参数,首次揭示了规
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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海上风电结构内水位调控对冲刷引起的固有频率降低的缓解作用分析
随着全球海上风电向深水区发展,单桩基础(Monopile)的尺寸正突破性增长至XXL级别(直径8-11m)。然而,这种巨型结构面临两大挑战:一是海床冲刷会显著降低结构固有频率(Natural Frequency, NF),如Horns Rev 1风场数据显示1.3D冲刷深度可导致NF下降5%;二是海水渗透形成的内水位(Inner Water Level, IWL)会进一步改变NF特性。当NF接近转子1P或叶片3P频率时,共振风险将威胁结构安全。目前设计标准虽规定了1.3D-1.5D的冲刷深度余量,但未充分考虑IWL与冲刷的耦合效应,尤其在深水大直径单桩场景下,IWL影响可能被放大。为破解这一难
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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海上振荡水柱波能转换器中流场演化特征的实验研究
随着全球对可再生能源需求的激增,波浪能因其高能量密度和分布广泛成为研究热点。振荡水柱(OWC)作为最成熟的波能转换技术之一,在近海应用中已取得显著进展,但其离岸部署面临双通道流场复杂、涡旋耗能机制不明等挑战。传统单通道OWC的研究无法解释离岸场景下前/后壁涡旋的竞争效应,导致能量捕获效率难以突破。为揭示这一机制,浙江大学的科研团队在《Ocean Engineering》发表了离岸OWC流场演化的创新研究。通过高分辨率粒子图像测速(PIV)技术,结合相位平均分析方法,系统考察了功率输出(PTO)阻尼、波周期(T)和波高(H)对双通道流场的影响。关键技术包括:在25米透明水槽中构建离岸OWC模型,
来源:Ocean Engineering
时间:2025-06-17
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基于Benders分解算法的弹性港口资源协同优化:堆场空间模板与龙门吊调度的整合策略
随着全球贸易量持续攀升,海运承担着90%的国际货物运输重任,港口作为海陆联运的关键节点,其运作效率直接影响国际贸易流通。近年来码头岸桥技术的进步使运营瓶颈转移至堆场区域,传统固定子区块(fixed subblock)管理模式暴露空间利用率低、设备调度僵化等缺陷。尤其当面对不同船型的差异化需求时,固定尺寸的子区块常导致20%-30%的堆场空间浪费,而龙门吊(yard crane, YC)跨区块作业又会产生额外能耗。这种资源错配现象促使学界探索更精细化的管理策略。上海海事大学的研究团队在《Ocean 》发表的研究中,创新性地提出"弹性子区块+智能调度"双轮驱动策略。通过建立两阶段混合整数规划模型,
来源:Ocean & Coastal Management
时间:2025-06-17
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浙江沿海渔民对退出政策的态度及参与意愿影响因素研究——基于可持续渔业管理的实证分析
全球海洋正经历前所未有的生态危机。自20世纪80年代末以来,传统渔业资源年捕获量以50万吨的速度递减,尽管人类通过开发深海鱼种勉强维持总产量,但过度捕捞已导致全球三分之一国家的海洋资源超限开采。这种"竭泽而渔"的模式在中国尤为严峻——作为全球海洋捕捞量第一大国(2022年占全球14.8%),其沿海渔场已出现关键商业物种区域性灭绝。为此,中国政府21世纪初启动了全球最大规模的渔民退出计划,但实施20年仅7%渔民转产,传统渔民存量仍超300万。这种政策失灵现象背后,隐藏着怎样的深层矛盾?浙江作为中国渔业改革先锋,其舟山渔场更是全国最大渔场。国家社会科学基金重大项目支持的研究团队,通过深度访谈67名
来源:Ocean & Coastal Management
时间:2025-06-17
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可调谐Bouligand结构碳纳米管薄膜的微弹道冲击动态行为研究:多尺度能量耗散机制与航天防护应用
随着人类深空探索的加速,航天器面临微米级空间碎片以20 km/s超高速撞击的威胁。传统Whipple防护罩已难以满足轻量化与高防护的双重需求,而碳纳米管(CNT)因其1 TPa的弹性模量和100 GPa的强度成为理想候选材料。但无序CNT薄膜的能量耗散效率有限,科学家们从螳螂虾指节骨的Bouligand结构(螺旋排列的纤维结构)获得灵感,试图通过仿生设计提升材料性能。中国的研究团队通过粗粒化分子动力学(CGMD)模拟,构建了螺旋角(PA)为0°、30°、45°、60°、90°的Bouligand结构CNT薄膜(BCNTFs),系统研究了其在η=D/d=5/15(D为弹丸直径,d为CNT链间距)
来源:Nano Materials Science
时间:2025-06-17
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基于P-N交错结构吸收层的光捕获机制研究提升In0.4
Ga0.6
N同质结太阳能电池效率
随着全球能源危机加剧和环境污染问题日益严峻,太阳能作为一种清洁可再生能源备受关注。然而,传统硅基太阳能电池效率已接近理论极限,而新型薄膜太阳能电池在材料成本和生产工艺上具有显著优势。其中,III-V族半导体材料InGaN因其可调带隙(0.7-3.42 eV)、高吸收系数(∼105cm-140%)InGaN薄膜存在晶体质量差、相分离等技术瓶颈,且传统光管理方案往往需要增加额外功能层,导致器件厚度和成本上升。针对这些挑战,国内研究人员在《Micro and Nanostructures》发表论文,提出了一种创新的P-N交错结构(PNIS)设计方案。该研究通过Silvaco ATLAS二维模拟工具,
来源:Micro and Nanostructures
时间:2025-06-17