检索结果-内蒙古大学图书馆

科学通报 2025年第12期70卷 1750-1761页

作者：刘晨凯刘晓宙赖耘南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室固体微结构物理国家重点实验室先进微结构协同创新中心南京2100932.中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取... 详细信息

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取得了突破性的进展.本文综述了该领域的最新研究进展和应用,包括3种主要的物理原理:局域共振型、干涉相消型和相位梯度型,并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法.此外,本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法,如柔性材料的应用、主动型超材料,以及人工智能和机器学习的设计优化.未来,随着技术的不断进步和跨学科的融合,基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用,为人类提供更加安静和舒适的环境.

关键词：声学超材料声学超表面通风声屏障通风隔音通风降噪

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宏量制备导电属性可控的高质量单壁碳纳米管

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物理学进展 2025年第1期45卷 47-54页

作者：杨可汉王超袁国文高力波南京大学物理学院固体微结构物理国家重点实验室南京210093

单壁碳纳米管(SWCNTs)由于其优异的电导、机械和热学性能,具备广泛应用前景。目前,浮动催化剂化学气相沉积法(FCCVD)是大规模制备SWCNTs的常用方法。然而,利用该方法获得的SWCNTs的纯度和质量不足,并且样品的导电属性可控性差,金属单壁... 详细信息

单壁碳纳米管(SWCNTs)由于其优异的电导、机械和热学性能,具备广泛应用前景。目前,浮动催化剂化学气相沉积法(FCCVD)是大规模制备SWCNTs的常用方法。然而,利用该方法获得的SWCNTs的纯度和质量不足,并且样品的导电属性可控性差,金属单壁碳纳米管(m-SWCNTs)与半导体单壁碳纳米管(s-SWCNTs)并存,限制了其进一步应用。为了连续化生长高质量、高纯度,具备单一导电属性的SWCNTs,本论文提出了一种通过放置管塞将SWCNTs滞留在高温区以实现持续生长,并加入电场实现单一导电属性的SWCNTs选择性生长的方法,最终得到高纯度的半导体富集的SWCNTs。我们通过光学、热重分析和扫描电子显微镜对SWCNTs进行系统的测量与分析,研究SWCNTs纯度与s-SWCNTs的占比。该工作为大规模制备高质量高纯度的SWCNTs提供了方案,有望加速其工业化应用。

关键词：单壁碳纳米管浮动催化剂化学气相沉积法可控制备半导体性

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非质子型二氧化碳电化学还原路径与锂-二氧化碳电池

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科学通报 2025年第9期70卷 1164-1176页

作者：刘忆雯潘慧何平固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心功能材料设计原理与应用技术江苏省重点实验室南京大学现代工程与应用科学学院储能材料与技术中心南京210023

在全球气候变化的大背景下,节能减排已成为国际社会的共同目标.二氧化碳(CO_(2))的还原不仅有助于构建可持续的碳循环体系,还能有效缓解温室效应.因此,CO_(2)还原被认为是实现“碳中和”的关键途径之一.近年来,质子型CO_(2)还原由于其... 详细信息

在全球气候变化的大背景下,节能减排已成为国际社会的共同目标.二氧化碳(CO_(2))的还原不仅有助于构建可持续的碳循环体系,还能有效缓解温室效应.因此,CO_(2)还原被认为是实现“碳中和”的关键途径之一.近年来,质子型CO_(2)还原由于其反应条件温和、操作简单及安全性较高等优势,受到了广泛的关注.然而,析氢反应的竞争、产物的低选择性、依赖能量输入等问题仍制约着该类技术的规模化与工业化.锂-二氧化碳(Li-CO_(2))电池作为一种新兴技术,利用Li^(+)与H^(+)相似的化学性质,在非质子体系中实现高选择性的CO_(2)还原,并具备高能量密度,从而提高了反应的可控性与功能性.尽管如此,该技术仍需克服高过电位、迟缓的反应动力学和严重的寄生反应等技术难题.本文综合分析学术界对质子与非质子型CO_(2)还原反应机制的现有认识,阐述Li-CO_(2)电池在CO_(2)还原中的优势.同时,从规避超氧物种的产生,调整反应路径和采用辅助策略三个角度,探讨优化Li-CO_(2)电池性能的方法,最后,对Li-CO_(2)电池技术未来的发展趋势进行展望,为其他非质子体系中的氧化还原提供指导思路.

关键词：二氧化碳还原氧化还原路径锂-二氧化碳电池非质子型还原

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声学二维彭罗斯准晶中的高阶拓扑态

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科学通报 2025年第12期70卷 1762-1771页

作者：陈昊谢建斓孙晓晨何程陈延峰南京大学材料科学与工程系固体微结构物理国家重点实验室南京210093 南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093 南京大学江苏省人工功能材料重点实验室南京210093

随着物质拓扑相的发现,声学超材料中的拓扑态也逐渐受到关注,可为声场的调控提供一种新的思路.通过设计、构建体的拓扑结构,可以在低一维的边界上得到鲁棒的边界态,其受对称性保护的特点有助于声信号的高效传输或局域.近期的研究发现高... 详细信息

随着物质拓扑相的发现,声学超材料中的拓扑态也逐渐受到关注,可为声场的调控提供一种新的思路.通过设计、构建体的拓扑结构,可以在低一维的边界上得到鲁棒的边界态,其受对称性保护的特点有助于声信号的高效传输或局域.近期的研究发现高阶拓扑相则可对应低两个,甚至更低维度的拓扑边界态,例如三维系统中的一维拓扑棱态和零维拓扑角态.目前,声学中的高阶拓扑态研究多聚焦于具有平移对称性的周期结构上.本文以彭罗斯准周期结构的二维声学散射体模型为依托,研究了不同旋转中心和边界下的高阶拓扑态,实现了打破平移对称性、受五重旋转对称性保护的零维角态.基于局域态密度理论计算了相应的电荷密度,分析了多类声局域态的拓扑性质,并通过实验验证了拓扑角态的存在.本工作为复杂结构声学新功能器件的设计提供了更多的可能性.

关键词：声学超材料二维准晶拓扑声学高阶拓扑

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为绿色能源赋能:动力电池和储能电池的发展与创新

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科学通报 2025年第9期70卷 1115-1117页

作者：周豪慎固体微结构物理国家重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心功能材料设计原理与应用技术江苏省重点实验室南京大学现代工程与应用科学学院储能材料与技术中心南京210093

电池由正极、负极和电解质等组成.基于正负极活性材料中化学能与电能的相互转换,电池可实现充电和放电过程中能量的储存与释放,被广泛应用于消费电子产品、电动交通工具、可再生能源储存、电力系统调节、军事和航空航天等领域.随着全球... 详细信息

电池由正极、负极和电解质等组成.基于正负极活性材料中化学能与电能的相互转换,电池可实现充电和放电过程中能量的储存与释放,被广泛应用于消费电子产品、电动交通工具、可再生能源储存、电力系统调节、军事和航空航天等领域.随着全球能源结构转型和新能源汽车行业快速发展,具有高能量密度、高安全性等特点的动力电池和安全环保、成本低廉的储能电池已成为未来能源技术发展的重要方向,在推动能源革命和支撑能源新业态发展方面发挥着日益重要的作用.

关键词：动力电池负极消费电子产品能量储存

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基于肋骨为强吸声体的多层介质内非线性声场研究

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物理学报 2025年第4期74卷 171-180页

作者：王浩宇赖宁磊晏张平林伟军刘晓宙南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093 成都海克医疗设备有限公司成都610041 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足... 详细信息

在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足,本文提出了一种将肋骨视作强吸声体、而非完美吸声体的数值计算方法,并使用ABS塑料构建的仿肋模型进行了相关实验以比较两类方法的优劣,此外本文还在多层介质模型中研究了肋骨对非线性声场造成的影响.由于肋骨在新模型中具有较大的声衰减系数,现有算法在计算过程中容易出现数值振荡问题,为此本研究使用了算子分离法以提高数值计算的稳定性,并进一步通过矩阵向量化方法在后向隐式差分格式下实现了声场的稳定求解.这些改进不仅提高了数值计算的准确性,还揭示了完美吸声体模型造成的肋后能量低估问题,对于优化临床治疗策略具有重要意义.

关键词：高强度聚焦超声算子分离法非轴对称矩阵向量化

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能带结构的布里渊区折叠法浅析

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大学物理 2025年第3期44卷 29-32页

作者：吴宗铄李旭张海军杨玉荣南京大学固体微结构物理国家重点实验室江苏南京210093

能带是固体材料中重要的电子性质,它是在倒空间中高对称波矢所对应的电子能量本征值的连线.能带结构和倒空间的布里渊区相联系.当二维层状结构卷曲成管状结构时,相应的倒空间也会从二维转变为一维,因而一维结构的能带可以从二维结构的... 详细信息

能带是固体材料中重要的电子性质,它是在倒空间中高对称波矢所对应的电子能量本征值的连线.能带结构和倒空间的布里渊区相联系.当二维层状结构卷曲成管状结构时,相应的倒空间也会从二维转变为一维,因而一维结构的能带可以从二维结构的布里渊区折叠得到.本文通过二维石墨烯与一维单壁碳纳米管、以及二维La_(3)Ni_(2)O_(7)层状结构与其卷曲成的纳米管的能带两个实例介绍分析了能带结构的布里渊区折叠法.

关键词：能带结构布里渊区布里渊区折叠第一性原理紧束缚

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利用非线性弹簧振子链作为声学超表面产生高次谐波

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南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 38-46页

作者：孙成浩王浩宇费仲晗赖耘刘晓宙近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学南京210093 声场声信息国家重点实验室中国科学院声学研究所北京100190

介绍了一种声学超表面的设计方法,其利用多个非线性弹簧振子链在辐射声场中产生谐波.超表面单元是由两个非线性弹簧连接的质量链,该单元具有两个谐振频率.单元振动幅度的基波和二次谐波分量通过多重尺度法求解.通过将较高的谐振频率设... 详细信息

介绍了一种声学超表面的设计方法,其利用多个非线性弹簧振子链在辐射声场中产生谐波.超表面单元是由两个非线性弹簧连接的质量链,该单元具有两个谐振频率.单元振动幅度的基波和二次谐波分量通过多重尺度法求解.通过将较高的谐振频率设置为较低频率的n倍,并以较低的谐振频率激励系统,能量会从低频模式转移到高频模式.非线性引起系统内部共振并带来能量转移,这导致高频模式出现较大的振动幅度.理论与数值结果的一致性验证了该方法的有效性.对弹簧二次非线性系数、单元谐振频率和外界激励频率进行的参数调控,验证了这种非线性系统的鲁棒性.此外,有限元仿真模拟了具有更强的高次谐波传输能力的非线性超表面模型.本研究为实现非线性弹簧振子系统中的谐波提供了思路,将声学超表面的研究范围扩展到非线性动力学.

关键词：非线性超表面多重尺度法内部共振谐波生成

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通过路径全同性实现独立粒子间的纠缠

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物理 2025年第2期54卷 119-122页

作者：王凯侯兆华马小松南京大学物理学院、固体微结构物理、国家重点实验室、人工微结构科学与技术协同创新中心、江苏省物理科学研究中心南京210093

1 背景介绍量子纠缠是量子力学基础研究和量子信息技术应用中的核心资源。通常,纠缠的产生主要有两种途径:一是依赖粒子之间的直接相互作用,例如散射湮灭辐射[1]、原子级联[2,3]、非线性光学效应[4—6],以及光、微波、声子与物质的相互... 详细信息

1 背景介绍量子纠缠是量子力学基础研究和量子信息技术应用中的核心资源。通常,纠缠的产生主要有两种途径:一是依赖粒子之间的直接相互作用,例如散射湮灭辐射[1]、原子级联[2,3]、非线性光学效应[4—6],以及光、微波、声子与物质的相互作用[7—12]。

关键词：非线性光学效应量子纠缠量子力学基础声子直接相互作用量子信息技术

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基于阴离子电荷补偿机制的高比能二次电池正极材料研究进展

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科学通报 2025年第9期70卷 1118-1131页

作者：赵晓雯陈毅龙曹鑫乔羽周豪慎南京师范大学化学与材料科学学院南京210023 厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室厦门361005 南京大学现代工程与应用科学学院南京210023

基于氧相关的阴离子氧化还原反应,富锂层状正极材料具有放电比容量高、高工作电压和低成本等特点,被认为是最有潜力的下一代高比能锂离子电池商用正极材料.然而,富锂材料目前面临着严重的氧释放、不可逆的过渡金属迁移和有害的相转变等... 详细信息

基于氧相关的阴离子氧化还原反应,富锂层状正极材料具有放电比容量高、高工作电压和低成本等特点,被认为是最有潜力的下一代高比能锂离子电池商用正极材料.然而,富锂材料目前面临着严重的氧释放、不可逆的过渡金属迁移和有害的相转变等,这些问题直接影响了其电化学性能.近年来,结构设计作为一种高效的策略用以改善富锂正极的不可逆氧反应、电压衰减和循环稳定性等,已取得了优异成果.此外,通过调整氧相关氧化还原反应的正极体系,非水锂-氧气电池借助氧气(O_(2))和过氧化锂(Li_(2)O_(2))之间的可逆转化实现了容量的革命性提升.本文就Li_(2)MnO_(3)域调控、缺陷设计、氧排列次序调控、新构型开发、组成调控和形貌设计等方面,综述了富锂层状正极材料结构设计领域的研究进展,并从电池材料结构设计角度探讨了封闭锂-氧气电池取得的进展与未来挑战,为构建新型高比能二次电池体系提出了展望.

关键词：锂离子电池锂-氧气电池富锂层状正极结构设计氧氧化还原反应

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