超导材料与新的工业革命

1986年开始的开发新型陶瓷超导材料的竞赛在去年曾达到鼎盛时期,其时零电阻温度纪录甚至在一周内被数度刷新。而今这种竞赛正步入一种更实际的应用研究中。对照去年的超导竞赛热,今年的情势似有点冷场,其实不然。本期的一组文章介绍了企业界如何致力于超导材料的实际应用,无疑,这是一场更为实际、更为激烈的竞赛。     

超导技术在能源科学中的应用

利用新技术和新的发电方式来提高燃料的利用率是迫在眉睫的问题。《超导技术在能源科学中的应用》一文,就超导技术在开源节流中的应用作了介绍。     

超导技术在未来电网中的应用

首先简要介绍了可再生能源大量接入对未来电网带来的一系列挑战,进而介绍了超导电力技术的特点和优势,以及在应对上述挑战方面可能发挥的作用.超导电力技术的发展以超导材料为基础,主要应用包括超导输电电缆、超导限流器、超导储能系统、超导变压器、超导电机和超导电力集成技术等.本文比较系统地介绍了高温超导材料近年来的发展状况、超导电力应用各个方面的主要研究进展和国内外典型的示范工程.在此基础上,说明了超导电力技术规模化发展所面临的运行温度较低,低温制冷设备长期运行可靠性有待提高,高温超导材料价格过高等方面的障碍,并指出今后努力的方向,提出了我国未来发展超导电力技术的建设性建议.     

超导电缆的开发现状与前景

超导电缆是一种新型电缆,能高密度、大容量地输送电能。早在1965～1975年的时候,人们就已对它传输1000万千瓦负荷的必要性有了充分的认识,随之而起的就是世界规模的开发。但是。由于第一次石油危机后的世界能源转入了一个较稳定的增长期,电力需求减缓,因此这种高密度、大容量输送电能技术的开发热潮便一度冷了下来。然而,随着大城市中心向着智能化、建筑高层化方向的蓬勃发展,以及用电的与日俱增和高度密集,于是这种高密度、大容量输送电能技术的开发在今天又开     

微波在医学中的应用

微波的特性微波通常是指波长在1米～1毫米之间,即频率在300MHz～300GHz之间的电磁波.它和人们熟悉的无线电广播用的中波(波长为545米～182米,频率为550kHz～1650kHz)和短波(波长为130米～13.6米,频率为2.3MHz～22MHz)本质上相同,只是相比之下,它的波长更短,故称之为微波. 所有的电磁波在自由空间均以光速传播.不同频率的电磁波在与物体相互作用时,表现出不同的性质,     

基于微流控技术的高通量材料合成、表征及测试平台

随着微流控技术的不断发展以及传统实验方法所暴露出的种种弊端,人们迫切希望微流控技术可以将传统实验室中的实验操作过程如样品预处理、混合、反应、萃取、分离、表征和检测等集中在一个芯片上,以微流控芯片代替传统实验室。这种高通量的实验方法将显著提高反应效率,增加产量,从而不但实现高通量材料的合成、表征与检测,也进一步促进了平台的集成化、微型化、自动化和便携化的发展。     

常规材料与超材料间的近场辐射换热分析

研究了超材料参数对辐射热交换的影响, 同时分别选用超材料、铝、硼掺杂硅3 种材料, 计算并分析了两个半无限大物体光滑平行表面间的近场辐射换热. 数值计算结果表明,不同材料间的辐射热交换与对应的同种材料之间的辐射热交换相比, 辐射热交换的增强和减弱取决于材料的辐射性质. 本工作将为实际应用中材料的选择提供一定的参考价值.     

激光在化学工业中的应用前景

自从激光器问世以来,人们就期望利用激光的单色性实现分子“剪裁”,但一直未能如愿.日前,激光已在激光加工、全息摄影、录像磁盘和光通信等机械工业和电子工业领域中取得广泛的应用,但在化学工业领域中尚未得到推广应用.     

原子力显微镜技术及其在细胞生物学中的应用

从原子力显微镜的发展、特点、操作模式以及联用技术等方面对原子力显微镜技术作了简要的介绍, 从细胞固定方法、细胞成像、力检测以及细胞操纵等方面综述了原子力显微镜技术在细胞生物学方面的应用, 并对原子力显微镜技术的发展进行了展望.     

高聚物材料在道路与桥梁工程中的应用

文章介绍了公路工程中常用到的高聚物材料土工布、高聚物改性水泥砼、膨胀支座和弹性支座、裂缝修补与嵌缝材料、膨胀支座等的用途和性能,旨在让工程建设者能在实际工作中推广和应用新材料.     

高聚物材料在道路与桥梁工程中的应用

文章介绍了公路工程中常用到的高聚物材料土工布、高聚物改性水泥砼、膨胀支座和弹性支座、裂缝修补与嵌缝材料、膨胀支座等的用途和性能,旨在让工程建设者能在实际工作中推广和应用新材料。     

多元FeSe基超导材料的结构与物性

对FeSe基多元超导化合物的制备、晶体结构、相分离和超导性质等进行了详细的介绍.首先,利用碱金属插层的方法,制备出了三元K_xFe_(2–y)Se_2超导体,其超导转变温度为31 K,是当时FeSe基超导体的新纪录.同时,利用高温自助溶剂方法,制备出了K_xFe_(2–y)Se_2的晶体样品,并对其晶体结构、相分离和电子结构进行了细致的研究,从其特殊的费米面构型,可以看出K_xFe_(2–y)Se_2是区别于FeAs基超导体的新型高温超导体系.其次,通过低温液相法的制备手段,获得了多种碱金属插层FeSe的高温超导体,超导转变温度为30~46 K,大幅提高了FeSe基超导体的转变温度记录.在低温和中温区制备的FeSe基超导体中,存在极少量的Fe空位,可以精确标定超导相成分和电子结构,为研究FeSe基超导体甚至Fe基高温超导体的微观机理提供重要的实验证据.     

细菌表面镀镍的透射电子显微镜与原子力显微镜表征

近年来微生物细胞由于尺寸小、几何外形标准多样和资源丰富等特点成为制备金属纳米结构或材料极具吸引力的生物模板. 以典型的革兰氏阴性菌——大肠杆菌为模板通过无电子化学镀成功制备了具有标准杆状外形的表面镀镍的纳米金属材料, 并利用原子力显微镜和透射电子显微镜对化学镀镍前后的大肠杆菌作了形貌学上的表征、测量与对比. 结果显示, 空白对照菌表面平整光滑并在云母基底表面表现出较显著的铺展效应; 经过活化和化学镀镍后的菌细胞表面粗糙度明显增大, 并在基本保持原有菌模板外形的基础上, 其高宽比有所增大. 超薄切片结果表明, 菌细胞表面的金属镍镀层分布均匀, 其厚度处于纳米量级.     

扫描隧道显微镜及其在DNA结构研究中的应用

现代科学发展迅猛,因此本刊“现代科学专题综述”栏也常盛不衰。本期在此栏目中奉献给读者五篇佳作。《扫描隧道显微镜及其在DNA结构研究中的应用》一文,向读者展示了新的实验仪器对DNA结构研究所取得的最新成果。它证明了随着成果的不断积累,仪器的不断改进,我国科学家会在这一领域取得突破性的成就。《题目反应理论和自适应测验》一文介绍了一种现代心理和教育测量理论,这是由于对人才素质的要求越来越高的社会需要而产生的一门学科。它为客观、准确、高效率地评估人的智能和其他心理品质,提供了理论依据。今年4月3日晚,同步辐射这一新的光源在我国诞生,它标志着我国科技史上一个新时代的开始     

二维材料的高通量筛选与光催化性能预测

近年来,通过机械剥离法、液相剥离法和分子束外延生长法成功制备了各种性能优异的二维(two-dimensional, 2D)材料,极大推动了对2D材料特殊性质的探索.传统实验的"试错法"面临着低效率、高成本等挑战,相比之下,第一性原理计算不仅能够预测2D材料的结构和物性,还能利用预测的性质设计其可能的制备路径和方法.如β-Sb的结构、黑磷(α-P)的高载流子迁移率和迁移率各向异性以及InSe/Zr₂CO₂的光催化性能等,均得到了实验验证,显示了理论计算的准确性.随着超级计算机性能的提高和大量材料数据库的建立,使用不同的算法筛选出潜在的2D材料,并结合第一性原理计算可以实现2D材料的靶向设计.本文先对理论计算方法作了简要介绍,随后介绍了2D材料理论计算的进展,最后对该领域未来的发展进行了展望.     

微波生物效应研究中的有关问题和前景

Hirsh(1952)首次报道一名雷达工作人员,在1500～3000兆赫(MHz)频段、100毫瓦(mW)/平方厘米(cm~2)功率密度微波辐射下,一年以后产生了双眼白内障。从那以后,微波的生物效应研究受到了广泛的重视。同时,许多研究者的生物效应实验,常获得各自不同的结果,长期存在着分歧与争论。本文对当前存在的主要问题,作一简要的整理和分析。     

Bi-系超导材料在210K附近的结构相变

最近,我们利用超声及其它手段对Bi-Sr-Ca-Cu-O体系(包括掺铅和未掺铅的80K相、110K相的四种系列的样品)做了较系统的研究。首次发现,在210K附近Bi系超导材料存在可能的结构相变。 实验用的样品为单相 Bi_2Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)、(Bi_(0.85)Pb_(0.15))_2 Sr_2Ca_1Cu_2O_(8+x)、Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)、(Bi_(0.85)Pb_(0.15))_2Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)多晶材料.其中含铅样品为本实验室所制备,方法是用分析纯     

二维材料在人工智能中的应用

二维材料是构建神经形态器件并实现低功耗、微型化和规模化集成的首选材料体系。文章对二维材料在人工智能领域的应用现状、优势和面临的问题进行了简要评述,并对其发展趋势进行了展望。     

纳米结构材料在能源与环境中的应用研究进展

通过纳米尺度的结构单元可控组装可以得到纳米结构材料.它们具有多级、多尺度、多维度的总体结构,在能源、环境等国家发展重大需求领域可望发挥关键作用。     

碳纳米管在热管理材料中的应用

碳纳米管由于具有优异的导热、导电和机械性能,为开发多功能导热材料提供了技术支持.本文综述了近年来碳纳米管在热管理材料领域的研究现状,探讨了碳纳米管在改性导热填料、各向异性碳纳米管薄膜导热膜材料以及复合热界面材料的研究与应用现状,并提出高密度、高取向碳纳米管薄膜及大管径碳纳米管阵列复合薄膜材料有望成为解决未来高频、高速器件、柔性器件等散热问题的优良材料体系之一.