热离子-温差热电混合发电模块的优化性能研究

应用非平衡态热力学理论,建立热离子-温差热电混合发电模块的理论模型,导出混合发电模块输出功率和效率的表达式,研究混合发电模块的性能特性和优化性能,确定混合发电模块在最大输出功率和最大效率时的优化条件,给出系统的优化工作区域,对系统的主要性能参数作了详细的讨论,得到一些有益的新结论.所得结果可为实际混合发电系统的设计和优化运行提供理论依据.     

三束储存与电子同步运动的动力学稳定性

近年来,多束存储的动力学稳定性问题一直是人们关注的一个重要问题.本文考虑了频率扰动和运动阻尼的影响,引入高阶相移因子把粒子同步运动方程化为广义Duffing方程.用摄动法导出了系统的近似解,并分析了系统在?/??1/2,1/3共振线附近的运动行为.揭示了系统跳跃现象和临界特征,讨论了系统的数学稳定性和物理稳定性.结果表明,系统稳定性与它的参数有关,只需适当调节这些参数就可以保证系统是稳定的.     

离散空间直接建模的计算流体力学方法

本文提出了一种发展适合多尺度、多物理流动的CFD格式的全新途径,即直接在离散空间利用物理模型的跨尺度演化解来建立数值格式的新方法.与直接离散偏微分方程的传统做法相比,基于离散空间直接建模构造出的数值方法考虑了网格尺度和物理模型之间的匹配,能做到不同尺度上物理模型的连续过渡,从而实现对多尺度流动的高效模拟.Boltzmann方程的模型演化解为直接建模方法提供了重要的支撑.本文提出了直接建模构造计算流体力学方法的理论基础,并给出了在建立统一气体动理学格式中的成功运用,验证了新方法的可行性和优越性.     

具有零相移传输性质的超材料研究

零相移传输材料可以实现光波在数百波长传播而不引起相位变化,从而减弱了波的频谱色散问题,提高了波导间的耦合效率,因而成为光功能材料研究的热点.结合本课题组的研究工作,本文从理论和实验研究两方面对零相移传输超材料的最新进展和研究热点进行了全面地总结和评述,根据相位调制机理不同对各种零相移超材料进行了分类和归纳,进一步客观分析了各种实现方法的优、缺点及目前研究中存在的问题,并展望其未来发展方向.相关研究对拓展零相移基础物理学研究和光学器件设计具有重要意义.     

原子分子体系的引力效应

寻找完整的量子引力理论是目前理论物理中的前沿热点问题之一,而黑洞热力学和量子干涉仪探测引力效应被认为是正在形成的量子引力理论的两个重要的"实验区".前者通过将量子概念引入到广义相对论来检验二者如何结合,特别是量子力学幺正性将在这两个理论的结合中经受严峻考验;而后者通过量子系统在引力场背景中的演化来试验引力对系统量子属性的影响,在这一方面广义相对论等效原理在微观粒子领域将接受越来越严格的实验检验.目前,原子分子物理实验中出现了类似黑洞辐射的现象,然而,这些现象出现的理论机制还不是非常明确,究竟能否用目前已有的理论解释,或者还是需要构建新的理论来解释也是不清楚的,但是无论如何,这些现象的出现为实验研究量子引力理论打开了一扇窗户.另一方面,人们已经使用量子系统测量一些弱引力效应,这不仅为研究引力对量子系统的影响提供了便利条件,也为研究二者结合提供了一个好的突破口.本综述将结合我们近几年的工作,围绕原子分子体系中的强引力和弱引力效应来介绍和讨论这些问题.     

双重优化对基于P3HT:PCBM有机太阳能电池效率的提高

有效提高太阳能电池对光的吸收效率是提高太阳能电池能量转换效率的重要因素.在以poly(3-hexylthiophene)(P3HT)为电子给体材料,[6,6]-phenyl C60-butyric acid methyl eater(PCBM)为电子受体材料的有机太阳能电池中,Poly-(3,4-ethylenedioxythiophene):poly(styrenesulfonate)(PEDOT:PSS)与活性层之间插入不同厚度的P3HT层,并在P3HT层最佳厚度的基础上,进一步在活性层中掺杂不同比例的Ag纳米粒子,双重优化了电池器件.当插入45 nm的P3HT层及掺杂质量比为5%的Ag纳米粒子时活性层薄膜的形貌及内部结构得到了改善,电池对光的吸收,及外量子效率得到了显著地提高,并出现红移现象.在25°C,光强为100 mW/cm2的条件下测量其短路电流密度JSC为11.21 mA/cm2,能量转化效率PCE为3.79%.     

石墨烯上吸附金原子团的电子结构性能研究

金属原子吸附于石墨烯上可以改善石墨烯的物理性能.本文采用第一性原理研究石墨烯上吸附不同数目,不同结构的金原子团.研究发现,比起单原子吸附,石墨烯表面更容易吸附多个金原子.线性型吸附结构的原子间相互作用大,吸附能比其他结构有所增加,电荷转移量大,体系更稳定.体系的磁性大小也与吸附结构相关,直线型吸附结构无磁性,且吸附结构越不对称,净磁矩越大.研究表明,吸附不同结构的Au原子团,可以改变石墨烯本身的能带结构,使其具有金属性或者半导体性的电子性能,具有广泛的应用领域.     

采用顶部籽晶熔融辅助熔渗法制备高性能单畴GdBCO超导块材

在顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)的基础上,本文采用熔融织构生长(MTG)辅助法制备高性能大尺寸单畴GdBCO超导块材,并且对样品的生长形貌、晶体界面生长结构、磁悬浮力以及捕获磁通进行了研究分析.研究结果表明,采用顶部籽晶熔融辅助熔渗生长工艺可以有效地提高NdBCO籽晶的利用率,抑制样品在生长过程中产生随机成核现象,从而大大地提高制备单畴样品的有效率.此外,用新的生长工艺还有助于提高GdBCO样品的性能.     

分子（HX，X=F，CI，Br）的电学性质的全相对论研究

基于全对称群的Dirac方程,研究分子（HX,X=F,C1,Br）的电学性质,即偶极矩,四极矩,电场梯度和极化率及其随频率的变化．对这种轻元素分子的相对论和非相对论的能量差,即相对论效应随原子质量的增加仍然很快．偶极矩的电荷平衡分布,HF的差别最大,而对四极矩的电荷平衡分布,则HBr的差别最大．电偶极矩的一级近似是主要部分,电四极矩为二级近似则为次要部分．本文首次将力常数与电场梯度联系起来,因为从本质上讲,力常数是直接原因于电场梯度,而间接与光谱常数有联系,所以可由电场梯度可以计算分子的二阶力常数和谐振频率,对分子HF,HC1,HBr,其计算值与光谱值相合．计算所用的频率的数量级在108Hz范围,即在很低的射频区．极化率不应随频率而变化,但是,由于存在核自旋,如H核和F核的核自旋I均为1／2,C1和Br核的核自旋I均为3／2,都会产生核磁场．所以,对HF,HCl和HBr分子,极化率都随频率而增加;而对。He原子,无核自旋,亦无核磁场,所以极化率不随频率而变化．     

量子信息物理基础研究进展

量子力学与信息论的结合产生了量子信息科学,近来量子信息领域的发展又反过来促进了量子物理的发展.本文综述了近几年量子信息物理基础研的一些进展,包括：量子关联的概念与应用,缠辅助的熵的不确定关系和开放量子系统环境的控制及Non-Markovian性的定量研进展.