高容量储氢材料的研究进展*

安全、高效、经济的氢储存技术是氢能大规模应用的关键。相对于高压气态储氢和低温液化储氢,通过氢与材料间的相互作用形成固溶体或氢化物的固态氢储存由于其好的安全性和高的能量密度,被认为是最有发展前景的一种氢储存技术。为了满足车载氢源系统重量储氢密度大于5%的要求,目前发展中的高容量储氢材料主要包括金属铝氢化物、硼氢化物、氮氢化物和氨基硼烷化合物。作者简要综述了最近几年这些高容量储氢材料的研究进展,重点关注材料的储氢容量、吸放氢反应热力学、吸放氢反应动力学和吸放氢机理以及成分调变、催化改性和尺寸效应对材料储氢性能的影响。     

精密度的追求

锁模飞秒激光产生的光频梳完全革新了光频率的计数技术。有了它们，只需要一步就可以将光学频率和微波频率连接起来，它们还提供了长期缺失的光学原子钟的钟表机构。通过扩展时间和频率的度量衡学的极限，它们使基本物理定律新的检验成为可能。通过用铯原子钟的微波频率对氢原子和其他原子的光学共振频率的精密比较，将确定基本物理常数可能的缓慢变化的灵敏度极限。光学高次谐波的产生将频梳技术扩展到极端紫外，开启了精密激光光谱学新的光谱领域。频梳技术也通过对超快激光脉冲的电场的控制成为阿秒(attosecond)科学的关键。     

车载储氢技术的发展与挑战*

研发高效、安全、低成本的车载储氢系统对发展氢燃料电池汽车至关重要,也面临诸多挑战。美国能源部关于车载储氢系统的技术指标不是针对某种特定的储氢方式,而是参照当今使用汽油的轿车性能指标提出的。经过近十年的努力,基于气态、液态和固态的三种车载储氢方式的燃料电池汽车均有许多成功的示范案例。但由于存在不同程度的缺陷与不足,三种储氢方式中尚无一种能同时满足各项指标。高压气态储氢的体积密度偏低,提高压力又会带来安全隐患;液态储氢有自挥发和高成本的问题;基于储氢材料为工作介质的固态储氢尚需研发高性能的轻质储氢材料。笔者评述了国内外在车载储氢技术方面所取得的新成果与新进展。     

基于超级电容的混合储能器件研究现状及展望

基于超级电容的混合储能器件(HESDs)是一种结合了两种储能形式——传统双电层电容与赝电容相结合,或者超级电容器和二次电池相结合——的新型储能器件,主要包括非对称超级电容器(ASCs)和电池电容器(BSCs)两大类。相比而言,混合储能器件不仅具有传统超级电容器的高功率密度、优良的长循环稳定性和安全性的特点,而且具有可与二次电池相媲美的能量密度,在未来能量储存应用领域中有望成为多功能电子设备、电动/混动车辆等的理想的终级动力源。针对不同种类超级电容器的电极材料储能行为及其相互联系、电解液的发展、电极材料合成与研究现状、全电池的构筑及其性能等方面进行了详细、系统的综述,并对混合储能器件未来的发展前景和趋势以及所面临的挑战进行了展望。     

甚短距离光互连集成电路

甚短距离光互连高速集成电路技术把光电子器件和高速集成电路紧密结合起来, 可提供多条高速并行信号通道, 在短距离内传输达到上百Gb/s甚至Tb/s的总带宽. 本文介绍了甚短距离光互连高速集成电路基本结构, 从甚短距离光传输系统应用研究、光源与探测器、高速光电芯片封装技术和关键高速电路等几个方面, 介绍了国内外该领域的最新研究进展. 最后对甚短距离光互连集成电路应用前景进行了展望.     

镁基储氢材料的热力学和动力学*

金属和合金的吸放氢反应是储氢材料进行的基本物理化学反应。它应服从基本的热力学和动力学规律。为此,想要改善储氢材料的性能,研发新型的储氢材料就需要对此过程的理论和实验两方面作深入的研究。通过热力学和相图能估算储氢的能力,预估吸放氢的可能温度,但要使储氢材料变得切实可行,还需要靠动力学方面的工作。笔者从热力学和相图入手,研究了储氢材料的特征,分析了传统的动力学处理方法的缺陷,提出了新的动力学模型,从而将为寻求新型的储氢材料提供有效的工具。笔者还总结了从实验上探索的一些新型储氢体系。     

普洱茶的非线性光学效应与光速调控

利用Z扫描方法研究了普洱茶的非线性光学效应, 发现普洱茶水溶液在连续光下具有很高的非线性折射率, 与CS2相比高达6个数量级, 尤其是在普洱茶水溶液中观察到了光速减慢到超光速的转换过程, 实验结果显示了光波位相耦合色散效应导致光速变化机制的普适性.     

宽带光纤接入网技术

文章论述了光纤宽带接入方式的概念及其关键技术,分析了各种技术的优缺点及应用方式,描述了光纤接入网的发展方向,指出了光纤接入技术目前比较现实和理想的技术方案选择思路。     

吸收式化学蓄能的研究综述

吸收式化学蓄能是一种具有蓄能密度高、热损失小的热能储存技术, 在太阳能等可再生能 源的有效利用、工业余热及冷热电联供系统的余热等中低品位能源利用领域具有良好的应用前 景. 介绍了吸收式化学蓄能技术的基本原理和特点, 归纳和总结了国内外对吸收式化学蓄能在工 质对遴选、系统和循环研究及样机研发等方面的研究现状和进展, 并提出了此项技术需要进一步 研究和解决的关键技术问题.     

三值光学计算机

三值光学计算机是2017年3月问世的通用型光电混合计算机系统。它用无光态和偏振方向正交的两个偏振光态表示信息,用旋光器和偏振片来改变这三个光态,进而完成三值逻辑运算和MSD(modified signed-digit representations)冗余表达数值的二进制并行加法运算。这种新型计算机具有处理器位数众多、处理器位可以分组独立使用、处理器位的计算功能可重构等优势;还以非易失随机存储器件为基础,构建了与处理器频繁交换大量数据的双空间存储器系统;为便于编制发挥这些特色的应用程序,采用SZG文件为程序员遮蔽三值光学处理器与传统电子处理器的差别,构成了保持传统编程技术的新编程平台。目前,针对快速傅里叶变换、元胞自动机等典型算法,验证了这种新型计算机的加速能力。     

石墨烯在锂离子电池材料中大有可为

锂离子电池是一种典型的可充电电池,在储能技术领域占主导地位,应用极为广泛。近年来,科技发展对锂离子电池提出了更高要求,包括高能量密度、高安全稳定性等,驱动着电池材料与结构不断创新发展。研制石墨烯基复合正极负极材料,是极为活跃的方向。在此,对锂离子电池的结构、面临的突出挑战以及石墨烯基正极和负极材料研究前沿进行了介绍,重点围绕石墨烯增强电极材料电学特性的基本原理和复合材料制备技术作了阐述,也提出了未来发展动向。     

红外光学系统中衍射面冷反射的分析与评价

研究了含有衍射面的红外光学系统中冷反射产生的原理, 并指出了衍射表面与折射表面的冷反射的差别. 光线在经过衍射表面后会发生多级衍射, 本文在考虑衍射效率的基础上定量分析了衍射表面的冷反射, 采用对衍射光线进行近轴光线追迹的方法, 给出了针对衍射表面冷反射的新评价标准. 结合一个折衍射混合中波红外光学系统实例, 具体分析了光学系统中衍射表面对冷反射的影响. 研究结果为红外光学系统中衍射表面的冷反射的分析与评价提供了一种全新的方法.     

Recent advances in partially coherent beams with prescribed degrees of coherence

Coherence is one of the most salient features of a laser beam,and laser beams which are not completely coherent,the so-called partially coherent beams,are preferred in many applications.The degrees of coherence of conventional spatial partially coherent beams can be described by Gaussian distributions.Currently,more and more attention is being paid to partially coherent beams with prescribed degrees of coherence due to their extraordinary optical properties,such as self-focusing,self-shaping,selfsplitting,periodicity reciprocity,and super-strong reconstruction. Manipulating the structure of the degree of a partially coherent beam provides a novel way for modulating and controlling its propagation properties and is useful in beam shaping,free-space optical communications,optical trapping,optical encryption and image or information transfer through adverse inhomogeneous environments.In this paper,we present a review on the recent advances in partially coherent beams with prescribed degrees of coherence.     

电视台节目的存储

文章阐述了电视节目存储方式的种类,并对存储介质进行比较,分析目前电视领域的应用前景。     

CsCl添加剂对激光诱导土壤等离子体辐射强度的影响

为了提高激光诱导击穿光谱技术对低含量物质成分的检测能力,实验研究了CsCl添加剂对土壤样品发射光谱的增强效应.利用高能量钕玻璃脉冲激光烧蚀样品,由组合式多功能光栅光谱仪和CCD光谱采集处理系统记录等离子体光谱,并通过测量光谱线的强度和Stark展宽分别计算了等离子体的电子温度和电子密度.实验结果证明,随着CsCl加入量的增加,激光诱导等离子体的光谱强度、信背比、电子温度和电子密度均呈现出先增大而后减小的变化规律.当CsCl加入量为15%时,等离子体辐射最强,元素Mn,K,Fe和Ti的谱线强度分别比无添加剂时提高了383%,348%,303%和267%,信背比分别提高了204%,149%,150%和142%;而等离子体的温度和电子密度比无添加剂时分别提高了10%和13%.     

从长度米到时间秒: 稳频激光-铯喷泉钟-飞秒光梳-锶光晶格钟

报道了近年来中国计量科学研究院(NIM)在时间频率基准领域的研究进展: 稳频激光波长实际实现国际单位制(SI)的长度单位米(m); NIM5 铯喷泉钟以不确定度2×10^-15 复现时间单位秒(s); 飞秒光学频率梳建立光学频率与微波频率的相干联系, 以优于4×10^-14 的不确定度实现光学波长向标准微波频率的溯源标定; 以及正在研制的锶原子光晶格钟, 为应对未来修改秒定义做准备. 另外, 文中还提出飞秒光梳是从动跟踪系统, 描述其性能的指标应当是它的跟踪精度; 估计了“吸收室 - 原子束 - 原子喷泉 - 原子/离子存储”四种频率参考方案可能达到的不确定度极限.     

耦合反馈激光混沌振幅调制全光逻辑门及光电复合逻辑门研究

理论研究耦合反馈半导体激光器混沌同步及其在光学数字逻辑门中的应用, 构建了三种基本的全光XNOR, NOR, NOT 门以及光电复合NOR 光学数字逻辑门的物理模型, 定义了这些逻辑门的计算原理和方法. 基本物理方法是, 让外部光注入到2 个激光器中产生激光混沌输出, 通过两激光器激光的相互耦合及反馈实现混沌同步. 在此基础上, 利用光的外部调制方法让两相互耦合激光分别在振幅调制下控制混沌同步或非同步, 实现了全光逻辑门的功能与计算. 然后联合激光的外部调制和激光器电流调制, 控制混沌同步或者非同步, 实现了光电复合逻辑门的功能与计算. 另外, 详细地数值分析了激光混沌再同步与再非同步对逻辑输出影响等问题, 结果证明了该方案的科学合理性与可行性.     

地下洞库防水施工方案

军事用途的地下洞库,防水施工是施工控制的关键。防水施工是系统的施工过程,贯穿于洞库施工的各个阶段,任何一个阶段没有处理好,都会给整个工程留下隐患,从而影响到洞库的使用效果,加大后期使用成本。通过阐述6205洞室各施工阶段防水施工的控制要点,并结合现场施工实际,提出防水施工的具体施工方案。     

基于ISD1760数字存储式自动应答录音系统的设计

文章采用的是一种新型、便捷的设计方案,利用ISD1760语音芯片和单片机STC89C52RC实现系统的录音、存储和放音功能。     

光纤光学频率梳

在时域上,光学频率梳(光频梳)表现为时间间隔固定的超短脉冲序列,具有飞秒量级的时间宽度和极高的瞬时电场强度;在频域上,光频梳呈现为数百万频率间隔固定的频率齿的集合,每根梳齿都具备窄线宽稳频连续激光器的频率精度。光频梳已经发展成为一种重要的科研工具,广泛应用于高精度原子、分子特征信息识别,物质内部结构解析,生物成像及空间遥感成像等诸多科学研究领域。文章首先说明光频梳的基本技术原理,然后介绍华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室在光频梳研制领域的进展,并详细介绍基于自研光频梳发展的两种应用:双光梳三维编码成像和双光梳分子光谱。