一种可传输轨道角动量的螺旋光子晶体光纤北大核心

设计了一种基于阿基米德螺线的新型螺旋光子晶体光纤,该光纤以二氧化硅为基底材料,包层由24个螺旋臂组成,每个螺旋臂包含11个小空气孔,纤芯设有大空气孔,包层与纤芯中间的环形区域用于传输轨道角动量模式。该结构在1300~1800 nm波段上可支持22种轨道角动量模式稳定传输,在1550 nm波长下,有效折射率差最高可达2.89×10^(-3),色散系数最低可达66.4 ps/(nm·km),非线性系数最低可达2.17 W^(-1)·km^(-1),且1500~1600 nm波段上的色散值变化均小于15.15 ps/(nm·km)。此螺旋光子晶体光纤不仅结构简单,且具有低非线性、色散平坦的性能,为螺旋光子晶体光纤的设计提供了思路。     

高光谱成像用高帧频CMOS图像传感器北大核心

针对高帧频、全局曝光和光谱平坦等成像应用需求,设计了一款高光谱成像用CMOS图像传感器。其光敏元采用PN型光电二极管,读出电路采用5T像素结构。采用列读出电路以及高速多通道模拟信号并行读出的设计方案来获得低像素固定图像噪声(FPN)和非均匀性抑制。芯片采用ASMC 0.35μm三层金属两层多晶硅标准CMOS工艺流片,为了抑制光电二极管的光谱干涉效应,后续进行了光谱平坦化VAE特殊工艺,并对器件的光电性能进行了测试评估。电路测试结果符合理论设计预期,成像效果良好,像素具备积分可调和全局快门功能,最终实现的像素规模为512×256,像元尺寸为30μm×30μm,最大满阱电子为400 ke^(-),FPN小于0.2%,动态范围为72 dB,帧频为450 f/s,相邻10 nm波段范围内量子效率相差小于10%,可满足高光谱成像系统对CMOS成像器件的要求。     

泸县6.0级地震文化遗产震害调查与分析

2021年9月16日，四川省泸县发生6.0级地震，对当地的文化遗产造成了不同程度的损坏。为掌握文化遗产在此次地震中的破坏情况，对古建筑、古桥、渡槽、摩崖造像、古遗址以及可移动文物进行震害调查，分析破坏原因，提出不同文化遗产的震害等级，并统计其在此次地震中破坏占比。研究结果表明：古建筑中木结构的震害较轻，砖木结构和石木结构的损伤较为严重，表现为墙体开裂、倾斜、倒塌和屋面损毁等破坏；古桥的桥面板产生裂缝和起壳，桥头堡基石发生移位；摩崖造像发生开裂、石像脱落，部分岩石发生坠落；古遗址的原有缝隙增大，石砌墙歪闪或倾斜；可移动文物与陈列台连接的金属卡件在地震下崩落。根据震害调查结果，将文化遗产的震害划分为4个等级，并对古建筑的维修与加固、摩崖造像的一体化监测、古桥的维护与应急抢险、可移动文物的隔震保护提出几点建议，为我国文化遗产的抗震保护提供参考。     

超高分子量聚乙烯纤维增强中空蜂窝模压复合材料性能研究

为研制车船等壳体所用的轻质、高强复合板材,选用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)短纤维纱,制备成单层经纬为120根/(10 cm)的平纹组织,采用多组经纱持续更替交织层的方法制成2L(1+0)型、4L(2+1)型、6L(3+2)型3种多层角联锁结构织物,采用扦插芯棒、模压成型方法制成菱形蜂窝状的热固性环氧树脂基中空板,并与2块真空吸液法制成的面板组成“三合一”复合板,同时测定了复合板材的结构特征及其平拉、平压和弯曲性能。结果表明:3种类型复合板的密度均远小于水的密度,其中6L(3+2)型最小,为0.48 g/cm³;复合板层数越多,环氧树脂越难渗透尤其是在中空板菱形交叉点处,复合板平拉、平压、抗弯曲强度则呈现递增,制成的6L(3+2)型复合板试样平压强度可达到1.03 MPa。     

Mechanical properties of biomimetic ceramic with Bouligand architecture

Biomimetic Bouligand architecture is constructed in the ceramic to improve its toughness. Firstly, unidirectional carbon fiber-reinforced ZrB₂-SiC ceramic films are achieved through a vacuum-assisted filtration method using graphene oxide. Then, ceramic films are helically assembled at a fixed angle of 30° in the graphite die based on the fiber orientation. Finally, the spark plasma sintering method was utilized to densify helical assembly carbon fiber/ceramic films. By constructing Bouligand structure, high fracture toughness (7.4 MPa·m^0.5) and work of fracture (∼1055 J/m²) are achieved in ZrB₂-based ceramic. The toughening mechanisms mainly are crack deflection, twisting and branching, carbon fiber pulling out, and bridging.     

Electrochemical performance of in situ LiFePO4 modified by N-doped graphene for Li-ion batteries

LiFePO₄ modified by N-doped graphene (NG) with a three-dimensional conductive network structure was synthesized via a one-step in situ hydrothermal method. The effects of N amount of NG on the phase structure, morphology, and electrochemical properties of LiFePO₄ are investigated in this study. X-ray diffraction (XRD) results show that doping suitable N amounts in NG do not alter the crystal structure of LiFePO_4, and scanning electron microscopy (SEM) images show that NG can slightly reduce the particle size of LiFePO₄. The high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) results show that the LiFePO₄ particles are well covered and connected by NG. The electrochemical performance confirms that LiFePO₄ modified by 20% N-doped graphene (named LFP/NG-4) displays a perfect specific capacity of 166.6 mAh·g^?1 at a rate of 0.2C and can reach 125 mAh·g^?1 at a rate of 5 C. Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) results illustrate that the charge transfer resistance value of the LFP/NG-4 composite is only 58.6 Ω, which is very low compared with LiFePO₄. Cyclic voltammetry (CV) tests indicate that the addition of 20% N-doped graphene can effectively reduce electrode polarization and improve reversibility. The LFP/NG-4 composite with a three-dimensional conductive network structure can be regarded as a promising cathode material for Li-ion batteries.     

海水淡化多级离心高压泵振动原因分析

目前,国内在海水淡化系统中对多级卧式离心泵的振动分析研究较少,很多都无法检测其真正超标原因。文中通过对某电厂海水淡化系统反渗透多级高压泵振动问题,对运行试验数据分析以及对泵的拆解过程进行了详细的描述,并深入剖析原因,最终找出了影响振动超标的主要因素。此次振动超标分析,具有较强的借鉴和指导意义,可以避免不必要的经济损失。     

基于MF-DCCA 的呼吸道疾病与大气污染物相关性分析

针对呼吸道系统疾病与大气 PM2:5、 SO2 浓度序列的相关性特征, 应用多重分形消除趋势波动分析法 (MF-DCCA), 对张家界市永定区呼吸道系统疾病患病人数与大气 PM2:5、 SO2 浓度序列进行了研究。结果发现该地区 呼吸道系统疾病患病人数与大气 PM2:5、 SO2 浓度的相关性具有长期持续特征和多重分形特征。随后对它们相关性 多重分形特征的动力来源进行了分析, 通过随机重排和相位随机处理, 结果表明在不同时间尺度上的长期持续性影响 是其主要动力来源。进一步研究发现该地区呼吸道系统疾病与大气 PM2:5、 SO2 浓度序列的相关性在四个季节均具 有长期持续性的多重分形特征, 且夏季多重分形特征相对强于其他季节。