122号初等元胞自动机的周期性分析

自然界存在着许许多多的复杂系统,这些系统的每一部分结构可以非常简单,但由于各部分之间存在着一定的关联（耦合）,最后表现出的整体性态可以极其复杂。元胞自动机就是研究复杂系统的理想化的一种数学模型。90号初等元胞自动机时间序列的非周期性已经清楚[11],通过用122号和126号初等元胞自动机类比。证明122号初等元胞自动机规则下一类有限初始条件：s^0=．．．0010^2k1-1 10^2k2-110^2k3-11…0^2kn-1100…产生的时间序列是周期的（其中ki和n,i=l…2．_n是任意正整数）。除此类型以外的有限初始条件产生的时间序列是非周期的。     

Gd2ZnTiO6∶Sm3+荧光粉的制备及发光性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出一系列Gd_2-2xZnTiO₆∶xSm³⁺(x=0,0.01,0.03,0.05,0.07,0.09,0.11)橙红色荧光粉,并对样品的晶体结构、微观形貌及荧光性能进行了测试和研究。结果表明：所制Gd₂ZnTiO₆∶Sm³⁺(GZT∶Sm³⁺)荧光粉均为双钙钛矿结构,属于单斜晶系(空间群：P2₁/n),由几十微米大小无规则形状的颗粒堆积而成。在407nm近紫外光激发下,GZT∶Sm³⁺的发射光谱展示出两个较弱的发射峰(⁴G_5/2→⁶H_5/2,566nm;⁴G_5/2→⁶H_9/2,650nm)和一个较强的发射峰(⁴G_5/2→⁶H     

水基凝胶注模成型工艺制备0.9Al2O3-0.1TiO2陶瓷的微波介电性能（英文）

采用水基凝胶注模成型工艺制备了0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷.研究了烧结后的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷的微结构、相组成以及微波介电性能.通过采用合适的预烧温度（1200℃）和连续、缓慢的降温工艺来退火,成功消除了Al₂TiO₅第二相.和传统干压法相比,用水基凝胶注模成型工艺制备的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷具有较大的晶粒,较少的气孔和更加均匀的微结构.因此,用水基凝胶注模成型工艺制备的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷拥有更好的微波介电性能:ε_r=10.71,Q×f=20421GHz,τ_f=1.3×10^-6/℃,而用传统干压法制备的0.9Al₂O₃-0.1TiO₂陶瓷的微波介电性能为ε_r=10.89,Q×f=11938GHz,τ_f=1.4×10^-6/℃.     

n型SnS热电材料的制备与性能研究

SnS由低毒、廉价、高丰度的元素组成, 在热电研究领域受到广泛关注。采用机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)工艺制备了n型SnS_1-xCl_x(x=0, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06)多晶块体热电样品, 并研究了Cl^-掺杂量对SnS物相、微观结构以及电热输运性能的影响。结果表明: Cl^-的引入会提高电子浓度, 使SnS由本征p型转变为n型半导体。随着Cl^-掺杂量的增加, n型SnS半导体室温下的霍尔载流子浓度从6.31×10¹⁴ cm^-3 (x=0.03)增加到7.27×10¹⁵cm^-3 (x=0.06)。x=0.05样品在823 K取得最大的电导率为408 S·m^-1, 同时具有较高的泽贝克系数为-553 μV•K^-1, 使其获得最大功率因子为1.2 μW·cm^-1·K^-2。Cl^-的掺入会引入点缺陷, 散射声子, 使晶格热导率κ_lat由0.67 W·m^-1·K^-1(x=0)降至0.5 W·m^-1·K^-1 (x=0.02)。x=0.04样品在823 K获得了最大ZT为0.17, 相比于x=0样品(ZT~0.1)提高了70%。     

基于元胞自动机的分布式水文模型研究

元胞自动机是一个时空离散的动力学模型,是复杂系统的研究方法之一。将元胞自动机这一新方法工具应用到分布式水文模型中,为分布式水文模型的发展提供一种新的思路。简要介绍元胞自动机的定义和构成等基本理论,针对水文研究领域的特殊性,扩展元胞自动机的定义,将元胞自动机和分布式水文模型相结合提出元胞自动机水文模型(CAHM),对元胞自动机水文模型的建模方法及模型结构进行阐述,并对元胞模型应用于分布式水文模型的优势及面临的问题进行分析。     

绿色长余辉发光材料MgGa2O4:Mn2+的制备及性能研究

采用高温固相法合成了MgGa₂O₄:xMn²⁺(x=0.5%,1%,3%,5%)系列绿色长余辉发光材料。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、发光光谱、余辉光谱、热释光谱等表征手段对其长余辉发光性能进行了研究。样品的发射光谱的结果表明,Mn²⁺在509 nm处的特征发射峰,对应Mn²⁺离子的⁴T₁(⁴G)→⁶A₁(⁶S)电子跃迁,随着Mn²⁺掺杂浓度的增加,其发光强度先增强后减弱,掺杂浓度为3%时样品具有最好的发光性能;掺杂浓度为1%时其余辉强度最强,余辉时间可以持续1h以上;热释光谱在342 K附近出现一个宽峰,这表明样品存在大量的陷阱,这有利于捕获被激发的电子,形成长余辉发光。     

书讯

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一种同时具备显著增强的双折射和二次谐波效应的类BBO三聚硫氰酸盐（英文）

在新兴的自旋轨道角动量光子技术领域,对兼具强二次谐波和大双折射的非线性光学晶体有很大的需求.基于此,本文采用具有大π共轭效应的[HC₃N₃S₃]^2-和碱金属阳离子K⁺相结合,成功合成了一例新型类β-BaB₂O₄ (BBO)手性三聚硫氰酸盐K₄(HC₃N₃S₃)₂·H₂O (1).与具有最优排列的π共轭[B₃O₆]^3-环的BBO相比,1中[HC₃N₃S₃]^2-环的排列并不理想,但倍频响应和双折射显著增强(1.8×BBO;Δn=0.402@550 nm,～3.3×BBO).第一性原理计算分析表明,π共轭[HC₃N₃...     

Bi3+/Eu3+共掺Y2MgTiO6荧光粉的发光性能研究

采用高温固相法合成了Bi³⁺和Eu³⁺共掺的Y₂MgTiO₆荧光粉，X射线衍射谱(XRD)分析表明，所有样品的晶体结构均为单斜晶系P2₁/n, Bi³⁺和Eu³⁺掺入Y₂MgTiO₆中并替代Y³⁺的位置。通过光致发光光谱、X射线激发荧光谱(XEL)系统研究了Bi³⁺和Eu³⁺掺杂浓度与发光强度之间的关系。荧光分析表明，Y₂MgTiO₆∶Bi³⁺,Eu³⁺荧光粉可被271nm左右的近紫外光激发，在620nm处表现出较强的红光发射带，这一发光属于Eu³⁺的⁵D₀→⁷F₂特征跃迁；当Eu³⁺掺杂量为20%(摩尔分数)...     

Er3+掺杂弛豫铁电材料PMNT的单晶生长与性能表征

按照0.71Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.26PbTiO₃-0.03Pb(Er_1/2Nb_1/2)O₃化学式所示组分比例, 采用分步高温固相反应合成出Er³⁺掺杂PMNT多晶, 通过熔体坩埚下降法生长出尺寸φ25 mm×100 mm的Er³⁺掺杂PMNT晶体, Er³⁺离子以三元固溶体组元方式被掺杂进入钙钛矿相铁电体晶格; 测试了Er³⁺掺杂PMNT晶片的介电、压电与铁电性能以及上转换发光性能。结果表明, Er³⁺掺杂PMNT晶体呈现跟三方相纯PMNT晶体相近的介电、压电与铁电性能; 在980 nm激发光作用下, 该掺杂晶体呈现出Er³⁺离子特有的较强上转换荧光发射, 并且极化后掺杂晶体的上转换发光强度得到增强。     

(Ag2Se)1-x(Bi2Se3)x的热电性能研究

具有本征低晶格热导率的I-V-VI₂族三元硫属化合物在热电领域引起了广泛关注。AgBiSe₂作为这类化合物中少有的n型半导体, 成为一种有潜力的热电材料。本工作系统研究了AgBiSe₂的热电性能。基于Ag₂Se-Bi₂Se二元相图, 单相的(Ag₂Se)_1-x(Bi₂Se₃)_x的成分在x=0.4~0.62范围可调, 使得该材料载流子浓度具有可调性。结果表明, 通过组分调控获得了较宽范围的载体浓度1.0×10¹⁹~5.7×10¹⁹ cm^-3, 并基于声学声子散射的单一抛物带模型对其电传输性能进行了综合评估。本研究获得的最高载流子浓度接近理论最优值, 在700 K实现了最高ZT值0.5。本研究有助于深入理解AgBiSe₂的传输特性和决定热电性能的基本物理参数。     

信息功能陶瓷研究的几个热点

信息功能陶瓷是具有电、磁、声、光、热、力、化学或生物等不同性能之间相互转化和耦合效应的一类无机非金属功能材料, 亦称为功能陶瓷或电子陶瓷, 主要包括介电、铁电、压电、热释电、半导体、电光、磁性、高温超导等多种功能的新型高技术陶瓷。基于各种功能效应的新一代电子元器件如: MLCC电容器、片式电感器、电阻器、PTC和NTC热敏电阻、变阻器、晶界层电容器、滤波器、谐振器、压电换能器、驱动器、微位移器等等, 它们是计算机、集成电路、移动通信、能源技术和军工电子等领域的重要基础材料与元器件。随着高新技术的快速发展, 功能陶瓷材料的发展趋势是多层化、低维化、复相化、织构化以及高均匀性、低成本、低温合成、环境协调; 新型元器件则朝着片式化、微型化、模块化、低功耗、高频化、智能化、绿色化、大功率以及在极端条件下服役的高可靠性方向发展。 　　近几年来, 随着人们环境保护意识的日益增强, 经济发展对能源需求的快速增长以及环境污染问题的日益突出, 环境友好型的无铅压电陶瓷、储能介质与高性能电容器、巨电卡效应成为功能陶瓷研究的三大热点。 1 d₃₃ > 400 pC/N的铌酸钾钠基无铅压电陶瓷 　　目前, 无铅压电陶瓷主要有BaTiO₃、Na_0.5Bi_0.5TiO₃和K_0.5Na_0.5NbO₃(KNN)三大体系, 其中BaTiO₃和Na_0.5Bi_0.5TiO₃的压电性能和居里温度相对较低, 主要用于超声探测器; KNN的烧结温度较低、居里温度高、压电系数高, 有望成为PZT的替代材料^[1-2]。 　　当K/Na=47/53时, KNN体系中存在两种正交相的相界, 此处的压电性能最优^[3]。从高温降低的过程中, KNN体系经历立方→四方→正交→三方等系列相变。三个介电峰位于690、480和158 K, 分别对应C-T、T-O和O-R三个相变。通过元素的掺杂取代可以改变KNN中的相变温度, 提高其铁电和压电性能。等价掺杂中A位通常掺杂一价的Li⁺或Ag⁺, B位掺杂五价的Ta⁵⁺或Sb⁵⁺; 不等价掺杂时, A位可以掺杂Ca²⁺、Sr²⁺或Ba²⁺, 甚至可以共掺(Bi_0.5Li_0.5)²⁺、(Bi_0.5Na_0.5)²⁺或(Bi_0.5K_0.5)²⁺, 此时B位可以有Ti⁴⁺和Zr⁴⁺。 　　研究发现Li⁺是唯一能够提高T_c的掺杂元素, 价态不匹配会导致T_c的迅速下降^[4]。T-O和O-R相变受到B位离子的强烈支配。B位Ti⁴⁺离子取代时会导致T-O和O-R相变温度降低^[5]。当B位被Zr⁴⁺取代时, T-O相变温度同样下降, 尽管随组成下降略缓, 相反的是O-R相变温度升高, 8%的Zr4+取代就能将R相移到室温; Sb5+的取代同样能够提高O-R相变温度, 9%的Sb取代将O-R相变温度提升到室温; Ta取代会引起居里温度的下降, 并降低T-O相变温度^{[4, 6]}。从这些离子取代对O-R的影响规律上看, O-R相变的决定因素不仅仅是由B位离子半径引起的化学应力, 化学键的强弱也可能是影响因素。总之, 通过MPB和PPT相界组成的优化, 在0.90(Na_0.5K_0.5)NbO_3-xBaZrO₃-(0.10-x)(Bi_0.5Li_0.5)TiO₃体系中, 当x=0.7~0.8时, d₃₃ =230~265 pC/N, k_p=40.6%~41.9%。当组成为0.92(Na_0.5K_0.5)NbO₃-0.06BaZrO₃-0.02(Bi_0.5K_0.5)TiO₃-0.25wt%MnO₂时, d₃₃=420 pC/N, k_p=56%, T_c=243℃^[7-9], 其室温压电性能与PZT-4陶瓷接近, 但是其温度稳定性和长期工作的可靠性还有待进一步研究和考验, 因此, 关于“垂直相界的研究”将是今后的重要研究内容之一^[10]。 　　不同离子取代时KNN中不同相变调控规律, 其机理仍需要进一步探讨。对复杂的KNN固溶体中相界和相变的系统实验和理论研究有可能是实现无铅压电陶瓷实际应用的最有希望的突破口。 2 高性能陶瓷储能介质的研究 　　储能电容器具有储能密度高、充放电速度快、抗循环老化、高温和高压等极端环境下性能稳定等优点, 在电动汽车、功率电子器件、脉冲功率电源、高能量密度武器、新能源及智能电网系统等基础科研和工程应用领域有着广阔的应用前景[11]。 　　美国EEStor公司在静电介质超级电容器方面申请了多项专利^[12], 如“采用陶瓷介质和集成电路技术的电能存储单元(EESU)取代电化学电池”的专利技术在学术界和产业界产生了强烈反响, 对纯电动汽车来说, 无疑是一个重大突破, 但相关的技术细节、验证和实施还需要大量的研究工作。 　　章启明等^[13]在有机介质电容器中实现了高密度储能的新途径(>17 J/cm³), 引起人们对介质超级电容器储能系统的广泛重视。最近, 刘芸等^[14]报道在(Nb/In)共掺杂的金红石TiO₂陶瓷中形成缺陷偶极子团簇, 在宽温区获得巨介电常数(>104)的同时具有较小的介质损耗(<0.05)。 　　当前, 正在开展的研究工作还有陶瓷晶粒包裹玻璃层、在玻璃之中析出极性区域以及BaTiO₃表面包覆一层Al(OH)x离子介质层可能形成电化学赝电容等方法^[15], 这种通过引入离子导电性晶界使电化学赝电容与静电电容共存的概念, 为陶瓷储能电容器研究开启了新的思路。同时, 在双电层电容器中也在尝试引入电介质层来提高其工作电压。各种技术优势的相互渗透和交融大大激发了新概念、新机理电容器的研究, 无疑会促进电容器储能技术和应用的发展。 3 巨电卡效应 　　电卡效应是指在极性材料中因外电场的改变导致极化状态发生改变而产生的绝热温度或等温熵的变化。上个世纪30年代就有电卡效应的报道, 只是由于陶瓷材料的工作场强低, 得到绝热温度的变化都小于1℃。近年来, 相关研究取得飞速发展, 为此, 本专辑特邀鲁圣国教授撰写相关综述论文, 以飨读者。 　　2006年, Mischenko等报道了在溶胶-凝胶法制备的Pb(Zr_0.95Ti_0.05)O₃反铁电薄膜的电卡效应, 薄膜厚度为350 nm, 工作电场为48 MV/m, 得到了绝热温变为12℃, 熵变ΔS=8 J/(kg?K)^[16]。随后, 章启明等^[17]在铁电共聚物(P(VDF-TrFE, 68/32 mol%)中获得大的铁电-顺电相变热为2.1×10⁴ J/kg, 熵变ΔS=56.0 J/(kg?K), 为巨电卡效应和新材料研究开启了新的大门。 　　鲁圣国等^[18]在PLZT8/65/35薄膜中观察到绝热温变达40 K, 等温熵变达50 J/(kg?K)的现象。最近, 樊慧卿等^[19]在Pb_0.8Ba_0.2ZrO₃薄膜中, 也发现存在室温巨电卡效应, 在工作电场为598 kV/cm时, 电卡效应的最佳值为ΔT= 45.3 K,ΔS = 46.9 J/(kg?K)。 　　上述这些研究结果预示着一种新的制冷技术实现变革的可能性, 利用固态电卡制冷原理取代传统卡诺制冷压缩机的超小体积、高效节能和环保无制冷剂的新一代冰箱、空调等将成为功能陶瓷研究新热点。     

元胞自动机：一种探索管理系统复杂性的有效工具

元胞自动机能利用简单的局部规则和离散方法描述复杂的全局的连续系统,已成为探索复杂系统的 一种有效工具。文章阐述了元胞自动机的发展历程、结构、特征及基本理论与方珐;介绍了元胞自动机在寡头 垄断行为、交通管理及工程运输、城市发展、市场营销、股票投资、企业战略等管理领域中的应用;指出元胞 自动机理论的优势与不足,并提出进一步的研究展望。     

(Lu0.5In0.5)2O3:Tm3+,Yb3+超细粉末的合成和上转换发光

先用液相沉淀技术合成Lu/In/Tm/Yb四元体系水合碱式碳酸盐类沉淀前驱体,然后将其在1100℃煅烧制备出一系列类球状平均粒度约为110 nm的[(Lu_0.5In_0.5)_0.999-xTm_0.001Yb_x]₂O₃ (x=0~0.05)氧化物固溶体。在980 nm泵浦激光激励下这种氧化物粉体在可见光区发射出强烈的蓝青光(450~510 nm,源于Tm³⁺离子4f¹²电子组态内¹D₂→³H₆,³F₄电子跃迁)和较弱的红光(650~670 nm,源于Tm³⁺离子的¹G₄→³F₄电子跃迁),二者的上转换过程均为双光子吸收。随着Yb³⁺离子浓度的提高1931CIE色坐标上的发射光颜色逐渐由绿光(0.31, 0.54)移向蓝光(0.01, 0.19)。Yb³⁺离子共掺提高了Tm³⁺离子的上转换发光强度,其最佳含量为2.5%。发射474 nm蓝光和654 nm红光的粉体,其荧光寿命分别约为0.84和0.97 ms。     

汽车内腔防腐涂层的加速老化性能评价

针对汽车内腔实际服役环境的特点,采用湿热试验、盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层进行评价并建立老化动力学方程。在加速老化试验下,涂层湿热试验600 h内、盐雾试验达360 h内涂层完好。内腔涂层在3.5%（质量分数）NaCl溶液中25℃下失效老化可以分为老化初期,中期及后期3个阶段;老化初期（第0～2个周期）抗腐蚀性能完好,低频电化学阻抗|Z|_{0.01 Hz}为10⁹Ω·cm²量级以上;中期（第4～6个周期）,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵～10⁸Ω·cm²量级,内部微孔增大增多,抗腐蚀性能明显衰减;后期（第8个周期）,表面出现局部鼓包,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵Ω·cm²量级及以下,涂层失效。据此建立老化动力学方程,可对内腔防腐涂层的服役寿命和防护性能进行预测和评估。     

汽车内腔防腐涂层的加速老化性能评价

针对汽车内腔实际服役环境的特点,采用湿热试验、盐雾试验和电化学交流阻抗技术对涂层进行评价并建立老化动力学方程。在加速老化试验下,涂层湿热试验600 h内、盐雾试验达360 h内涂层完好。内腔涂层在3.5%（质量分数）NaCl溶液中25℃下失效老化可以分为老化初期,中期及后期3个阶段;老化初期（第0～2个周期）抗腐蚀性能完好,低频电化学阻抗|Z|_{0.01 Hz}为10⁹Ω·cm²量级以上;中期（第4～6个周期）,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵～10⁸Ω·cm²量级,内部微孔增大增多,抗腐蚀性能明显衰减;后期（第8个周期）,表面出现局部鼓包,|Z|_{0.01 Hz}为10⁵Ω·cm²量级及以下,涂层失效。据此建立老化动力学方程,可对内腔防腐涂层的服役寿命和防护性能进行预测和评估。     

Current-Induced Magnetic Switching in an L10 FePt Single Layer with Large Perpendicular Anisotropy Through Spin–Orbit TorqueOA

In this study, current-induced partial magnetization-based switching was realized through the spin–orbit torque(SOT) in single-layer L1₀ FePt with a perpendicular anisotropy(K_u⊥) of 1.19 × 10⁷erg·cm^-3(1erg·cm^-3= 0.1 J·m^-3), and its corresponding SOT efficiency(β_DL) was 8 × 10^-6Oe·(A·cm^-2)^-1(1Oe = 79.57747 A·m^-1), which is several times higher than that of the traditional Ta/Co...     

二维碳化钛/碳纳米管负载铂钌粒子的制备及电催化性能研究

直接甲醇燃料电池因操作方便、转化效率高、操作温度低、污染少以及液体燃料易存储易运输等优势具有良好的应用前景, 但现有阳极催化剂存在催化活性低、抗CO中毒性差等缺点, 制约了其商业化应用前景。本研究采用三步法制备得到了一系列不同Pt、Ru配比的PtRu/(Ti₃C₂T_x)_0.5-(MWCNTs)_0.5阳极催化剂材料, HF腐蚀Ti₃AlC₂得到Ti₃C₂T_x, 与酸化处理的多壁碳纳米管(MWCNTs)复合后通过溶剂热法负载Pt、Ru颗粒。通过XRD、SEM、EDS、TEM、XPS等分析铂钌的协同关系。结果表明: Ru原子与Pt原子晶格混合, 形成了粒径约3.6 nm的铂钌双金属合金。电化学分析结果表明: Pt₁Ru_0.5/(Ti₃C₂T_x)_0.5-(MWCNTs)_0.5催化剂具有最佳的电化学性能, 其电化学活性面积(Electrochemical Active Area, ECSA)为139.5 m ²/g, 正向峰电流密度为36.4 mA/cm ²。     

超重力场下球形炸药水下爆炸实验及数值模拟

常重力条件下,Mach数和Froude数无法同时满足相似。采用离心模型实验,研究水下爆炸冲击波特性及气泡脉动规律,并采用数值模拟方法重现了超重力场下的水下爆炸过程。实验及数值模拟的结果表明,重力的改变基本不影响冲击波的峰值,COLE理论在超重力环境下仍然适用,而超重力场下,小当量炸药可以模拟气泡的脉动迁移过程,其结果可以用于预测大当量炸药深水爆炸的特性。此外,为减少计算时间并提高计算精度,采用将二维冲击波作为初始条件映射到三维模型的建模方法。对于冲击波计算,网格尺寸宜取药包半径的1/20¹/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/21/10;对于气泡脉动,宜取药包半径的1/2¹。     

Ge掺杂MnTe材料的热电输运性能

MnTe作为一种新型的无铅p型热电材料, 在中温区热电领域具有广阔的应用前景, 但其本身的热电性能不足以与高性能n型热电材料相匹配。本研究通过真空熔炼-淬火和放电等离子烧结的方法制备不同Ge掺杂量的致密且均匀的Mn_1.06-xGe_xTe(x=0, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04)多晶块体样品。过量的Mn可以有效抑制MnTe₂相, 提高基体相的热电性能。通过掺杂4%Ge粉末, 材料的载流子浓度提高到7.328×10¹⁸ cm^-3, 电导率在873 K增大到7×10³ S∙cm^-1, 功率因子提升至620 μW∙m^-1∙K^-2。同时, 通过点缺陷增强声子散射使材料的热导率降低到0.62 W∙m^-1∙K^-1, 实现了对材料电声输运性能的有效调控。Mn_1.02Ge_0.04Te在873 K获得了0.86的热电优值ZT, 较纯MnTe材料提高了43%。