少层石墨烯插层化合物是将不同的原子或分子插入少层石墨烯层间,形成一层新的插层剂层的复合材料。插层剂的存在使得石墨烯层间距增大,同时不同插层剂也让石墨烯层的自由载流子发生迁移,从而得到具有不同电学、热学和磁学等性质的化合物。同时,由于少层石墨烯拥有与单层石墨烯近似的优越的机械、电学、光学等性质,因此少层石墨插层化合物在电极、超导、催化剂、储氢、电池、显示器等新型材料的研制方面具有重要价值。FeCl₃基的插层化合物在空气中较为稳定,载流子转移保持更加稳定,掺杂性质保持较好,不容易被氧化。因此,对于少层的石墨烯插层化合物来说,利用FeCl₃对石墨烯插层进行掺杂得到的化合物更加稳定,更容易实现应用。

在2014 年6 月的两院院士大会上,习近平主席讲到:“我国经济规模很大但依然大而不强,我国经济增速很快但依然快而不优。”“……从总体上看,我国科技创新基础还不牢,自主创新特别是原创力还不强,关键领域核心技术受制于人的格局没有从根本上改变。”我们“不能总是指望依赖他人的科技成果来提高自己的科技水平,更不能做其他国家的技术附庸,永远跟在别人的后面亦步亦趋。”这些讲话为科技工作者敲响了警钟。同样,中国离桥梁强国也有不小差距,尤其在质量和耐久性、创新设计理念、高性能材料应用以及工业化施工等方面仍有许多不足。

利用拉曼光谱技术,研究了三氯化铁插层掺杂的少层石墨烯薄片。通过G 带拉曼成像可判明样品不同的插层掺杂部分及其掺杂程度。G 带拉曼峰在双层石墨烯和四层石墨烯中分别为单峰和双峰的不同结构。在石墨烯边缘处,G 带拉曼峰会比其内部多出1 个本征的G₀峰,说明石墨烯边缘仍然存在未经插层掺杂的石墨烯。经过插层的双层石墨烯2D 带拉曼峰仍可拟合出4个洛伦兹峰。

做为由单层碳原子紧密堆积而成的六边形蜂窝状二维晶体,石墨烯具有高载流子迁移率、良好的生物兼容性和优异的化学稳定性。本文简要综述了石墨烯-金属纳米粒子复合薄膜在表面增强拉曼散射研究进展,以及石墨烯等离激元的激发方式和传感性能。在可见光波段,石墨烯和金属纳米粒子之间的耦合使复合薄膜具有强的光学吸收和局域电场增强,从而使复合薄膜可以作为高灵敏的表面增强拉曼基底。在中红外波段,除可以利用石墨烯微纳结构激发等离激元,还可以对介电基底进行微纳加工利用波导模式激发,使得石墨烯等离激元可能用于折射率传感。讨论了石墨烯基复合薄膜研究过程中面临的机遇和挑战,展望了其在表面增强拉曼和传感方面的应用前景。

石墨烯是碳原子以六角形密堆积形成的二维原子晶体,具有独特的物理化学性质,在电子器件、能源环境和生物医学等领域有着广阔的应用前景。石墨烯的可控制备和组装是其实现实际应用的前提条件。近年来,相继开发出一系列石墨烯自组装与结构调控的技术方法,得到了多种结构特异、组成丰富和性能独特的石墨烯基多维度结构。本文从水溶性的氧化石墨烯出发,综述从零维到三维一系列不同维度和尺度石墨烯的自组装行为和材料构筑策略。对石墨烯的不同组装结构进行系统分类,提出其多维度组装体系的概念。石墨烯的多维度组装体系,在微纳米尺度上包括零维度的石墨烯基纳米颗粒和一维的石墨烯纳米线,在宏观尺度上包括二维石墨烯薄膜和三维的宏观体结构,最后对相关研究领域的发展趋势进行了总结和展望,结合计算化学的相关结果,预测了一系列未开发的石墨烯自组装结构。

讨论了近年来石墨烯在太阳能电池、有机发光二极管以及场致发射器件方面的应用研究。石墨烯是碳的同素异形体的一种,是二维的薄膜材料,具有独特的导电特性及机械弯曲性能,可以作为太阳能电池、有机发光器件的柔性电极;石墨烯与有机聚合物材料复合可以形成大的给体受体界面,有利于太阳能电池中激子的扩散速率、载流子迁移率的提高,可以作为有机太阳能电池的电子受体材料;石墨烯具有一维尖锐的刀口状边缘,具有大的电场增强系数,同时由于石墨烯自身的良好导电能力,可以作为场致发射器件中的电子传导与电场发射材料。石墨烯在光电器件中应用的深入研究有望突破目前光电技术的发展瓶颈,是一个极具前景的新研究领域。

石墨烯是一种单原子层厚度的二维平面碳纳米材料,具有超高的载流子迁移率、高热导率等特性。本文综述目前石墨烯在强化传热领域的研究进展,包括石墨烯热导率的测试方法,以及石墨烯在纳米流体、热界面材料、高导热复合高分子材料方面的应用,并对未来石墨烯的研究方向进行展望。

利用CT 扫描技术、核磁共振技术(NMR)和恒速压汞,研究了低渗透砂岩岩心微观孔隙结构及低速水驱特征,讨论了束缚水和流速对水驱特征的影响。研究结果发现,低流速情况下由于沿程阻力差异较小,岩心内部产生类活塞式驱替,油水界面十分清晰,两相区域十分狭窄,含水饱和度剖面十分陡峭且几乎与运动方向垂直。在低速驱替过程中,水相直接通过大孔隙而把大量的剩余油封闭在中小孔隙当中,而且一旦注入水突破,靠增加注入速度及注入时间无法降低剩余油含量。这是因为岩心高孔喉比使得卡断和绕流效应增强,导致采出程度非常低下。与无束缚水相比,束缚水的存在改善了油相的流动性,且类活塞式驱替使得稳定的隔断无法形成,从而提高了驱油效率。

针对特低渗透扶杨油层注水开发中存在的注入难、采出难,水驱开发效果差,采收率低的问题,在榆树林油田树101 井区开展了扶杨油层CO₂驱油试验。通过现场试验对CO₂驱替状态、开发特征及效果进行了系统评价,结果表明,当试验区注入CO₂为0.1 HCPV(烃类占据的孔隙体积)时,通过两次高压物性取样对比,轻质组分含量增加了5.7%,最小混相压力由32.2 MPa 下降至28.6 MPa。试验区存在混相、半混相及非混相3 种驱替状态,混相区域占2/8,半混相占1/8,非混相占5/8。通过研究和矿场实践,形成了不同注气阶段不同类井的CO₂驱开发调整技术,试验区采油速度连续4 年保持在1%以上,数值模拟预测最终采收率比水驱高10%以上,试验区取得了显著的开发效果。

针对微机电系统(MEMS)悬浮电感机械性能较差问题,设计了一种应用于高过载环境的片上集成MEMS 悬浮螺旋电感。通过采用一种新颖的阶梯式螺旋线圈结构,有效减小了悬浮线圈在高过载环境中的变形与应力。利用ANSYS 和HFSS 软件对设计的电感力学性能和射频性能进行联合仿真。仿真结果表明,采用阶梯式螺旋线圈的MEMS 悬浮电感的抗过载能力比采用等截面线圈的传统MEMS 悬浮电感提高了近3 倍,并且具有相当的射频性能;与增加了支撑柱的等截面MEMS 悬浮电感相比,所设计的MEMS 悬浮电感具有与之相当的力学性能,但是其射频性能明显优于增加了支撑柱的电感。

为收集和利用密集人群对楼梯的踩踏能量,设计了一种基于低频的新型楼梯压电发电装置,基于RLC 等效内阻建立了该装置的发电电路和数学模型;利用搭建的振动实验平台,对等效电路和数学模型进行实验验证。结果表明,在低频条件下,激励位移越大,频率越小,该压电发电装置输出的电能越大;压电发电单元的实验输出电压为电路中等效电阻Z₂的电压,利用数学模型计算得到的理想电压源电压是实验空载电压的2.64~2.88 倍;通过对实验数据的分析计算,得到了与理论计算电压变化规律相一致的实验电压源电压,两者最大误差为7.1%,验证了该压电发电单元等效发电电路和数学模型的正确性。

针对大气环境内吸气式高超声速飞行器热防护要求,得出前缘、下表面和上表面的热防护结构应分别采用碳/碳(C/C)防热材料、刚性陶瓷防热瓦材料和柔性隔热毡材料。基于Abaqus 分析软件建立以机身为主的热分析有限元模型,计算了高超声速飞行器在典型气动加热载荷情况下的温度场分布和在整个飞行过程中温度的变化情况。通过温度分布得到机身前缘的峰值温度达1637℃,上下表面峰值温度分别为635、805℃,验证了本研究提出的热防护结构形式的有效性。通过温度与时间曲线得出飞行500 s 左右时,飞行器前缘及上下表面温度急剧增加、温度梯度大,500~1500 s 期间持续高温,在1500 s 后温度迅速降低。同时建立了C/C、陶瓷瓦及柔性隔热毡3 种典型耐高温材料的传热模型,对其防热结构的防热效率进行评估,得到其最佳的防热材料厚度为57.6、52.9、53.3 mm,可为防热结构的设计提供参考。

为解决航空发动机滑油系统安全性分析中容错与余度备份系统的故障建模与分析,提出了基于动态逻辑门和模块化思想的动态故障树分析方法。针对滑油系统某典型的故障状态,开展动态故障树建模,与传统的静态故障树建模方法进行比较。分析结果表明,使用静态故障树建模得到的滑油系统故障发生频率远远偏离系统真实的故障发生频次(误差将近20 倍);动态故障树建模可以准确描述系统故障的时序关系,且在保证分析效率的前提下精确评估滑油系统的故障发生概率。动态故障树建模方法在航空发动机系统尤其是民用航空发动机系统安全性评估中具有非常广泛的应用前景。

为得到含泥量对砂砾土冻胀特性的影响规律,为实际工程防冻胀设计提供理论依据,利用改进的冻胀实验装置进行室内实验,研究了不同含泥量、相同饱和度条件下及相同含泥量、不同含水率条件下砂砾土的冻胀特性。研究结果表明,在封闭条件下,饱和度一定时,冻胀率随含泥量增大而增大,说明过高的含泥量能够产生较大的冻胀,因此控制含泥量是防止砂砾土冻胀的有效措施;含泥量一定时,冻胀率随含水率增大而增大,说明砂砾土的冻胀率受含泥量和含水率共同影响,因此要同时注意防排水和控制含泥量。传统研究通常认为,砂砾土由于粒径较大冻胀不明显,但本实验结果表明,具有一定量的含泥量和含水率的砂砾土也能产生比较明显的冻胀,对工程建设有较大影响,因此在工程实际中不能忽视砂砾土的冻胀。

分析异常黑胆质型与非异常黑胆质型艾滋病病毒感染者/艾滋病病人(HIV/AIDS)患者在抑郁症患病情况与生存质量上的差异,探讨异常黑胆质体液对HIV/AIDS 患者抑郁症及生存质量的影响。依据维吾尔医学异常体液分型标准,对307 例HIV/AIDS 患者进行异常体液分型,并采用HAMD 抑郁量表与MOS-HIV 生存质量量表评价患者抑郁症患病情况及其生存质量。维医异常体液分型结果显示,异常黑胆质型患者占61.6%,非异常黑胆质型(异常血液质、异常黏液质及异常胆液质)患者占38.4%。异常黑胆质型HIV/AIDS 患者中患抑郁症者比例(79.9%)显著高于非异常黑胆质型患者(57.6%)(P<0.05);异常黑胆质型患者MOS-HIV 生存质量量表心理健康总分低于非异常黑胆质型患者(P<0.05),而生理健康总分两者差异无统计学意义(P>0.05)。异常黑胆质型患者在躯体功能、认知功能、健康转换3 个维度得分均高于非异常黑胆质型患者(P<0.05),而在社会功能、心理健康、精力/疲惫、健康压力4 个维度得分均低于非异常黑胆质型患者(P<0.05)。异常黑胆质型是HIV/AIDS 的主要异常体液证型,与非异常黑胆质型患者相比,该证型患者中抑郁症更为常见,对患者生存质量有一定影响,应在临床实践中给予重视,尽早进行维药干预,改善其生存质量。

以沙蒿(Artemisia arenaria)为材料,通过无氧炭化法制取生物炭,研究炭化温度对沙蒿生物炭全K、全Ca、全Mg 元素含量及富集效应和pH 值的影响。结果表明,生物炭中K、Ca、Mg 元素含量均随着炭化温度的升高而升高,K 含量的升高幅度最大,K、Ca、Mg 元素含量在900℃较300℃分别提高了52.47%、25.76%和86.32%,元素含量的提高与沙蒿生物质中可挥发和分解的组分在不同的炭化温度下逐渐去除有关;升温炭化过程中对K、Ca、Mg 等元素均得到了不同程度的富集(相对富集系数RE>1),低温有利于K 元素和Ca 元素的富集,中温有利于Mg 元素的富集,K、Ca、Mg 等元素的RE 值分别在300、300、500℃时取得最大值,分别为1.17、1.15 和1.22;pH 值随炭化温度的升高而增大,生物炭的碱性与K、Ca、Mg 元素的富集及生物炭表面含氧官能团的种类和数量均有关,与生物炭表面的总碱性官能团有较好的相关性(相关系数为0.8665)。

基于恶意网站防护及软件定义网络等相关技术,设计了基于软件定义网络的恶意网站防护系统,通过多组实验验证该系统各模块功能,并将系统部署于真实的校园网环境。实验结果表明,基于软件定义网络的恶意网站防护系统能有效防范恶意网站的攻击,为对抗恶意网站攻击提供良好的技术支持。

针对移动通信与蓝牙网络异构壁垒,设计一种以ARM 处理器为核心的ULP/LTE 网关系统。网关主控采用ARM9 控制板,通过串口分别连接LTE 的中兴EM3760 以及ULP 的芯片CC2540,并设计该芯片外围电路,在主控芯片中移植μC/OS-II操作系统,以实现网络数据帧协议转换。测试结果表明,该网关系统实现了ULP 与LTE 两种异构网络之间的数据协议转换,且在实际应用中性能良好,可将ULP 蓝牙网络节点采集数据通过LTE 网络快速地传输至云端。

中频雷达利用圆极化波探测中高层大气的风场和电子密度,通过一组正交偶极子组成的空分天线阵完成圆极化波的发射和接收。由于风场和电子密度反演对回波的极化特征有不同需求,要求接收端既能为电子密度的反演保留也能为风场的反演消除回波的极化特征。目前中频雷达消除极化特征通常采用硬件来完成,接收端将正交偶极子所接收到的一路信号利用移相器进行±π/2 的相位调整后叠加到另一路信号上最终将圆极化回波还原为单路信号。但在中频频段实现相位调整是以增加器件和系统的复杂度为代价,而且器件的可靠性会受到环境的影响。本文提出一种无需硬件调相,直接利用I/Q 分量合成消除极化特征后回波的I/Q 复序列的方法,实现时仅需让接收端对信号序列逐点进行加减法运算及幅度判决。理论分析和数值仿真均表明新方法能够有效消除极化、正确获取I/Q 复序列,而且方法简单,信号合成器也易于实现,具有一定的工程实践价值。

近年来,随着节能环保要求的逐步提高,固体废弃物的等离子体热解/气化技术受到越来越多关注。热等离子体具有极高的反应温度、超快的反应速度和高焓,在热解/气化系统中引入热等离子体作为热源,可以显著提高热解/气化强度和效率。因此,固体废弃物等离子体热解/气化处理被认为是具有很大潜力的废弃物处理替代技术之一。本文从固体废弃物等离子体热解/气化系统入手,综述各种系统中使用的反应器类型及研究进展。

空气涡轮机作为太阳能烟囱发电系统(SCPP)的主要出力设备,其性能直接影响整个系统的效益。涡轮机类型、结构、布置及参数变化对SCPP 整体效益的影响将成为SCPP 的研究重点。简要概括了国内外SCPP 中涡轮机的研究进展,总结了涡轮机性能研究的历程和研究方法、成果,并提出了今后研究的重点和方向。

大气环境关乎着人类的生命健康,地球上没有人不受它的影响。大气问题的解决,不仅需要科学家们的科研攻关,也需要政府部门的作为与监管,更需要普通大众的广泛参与。相对于整个地球,个人的力量虽然是再渺小不过的,然而,人类共同生活在一个相互关联的世界中,每个人的微小举动集合起来就能产生很大的力量。

2015年2月,面向全球招募志愿者移民的“火星一号”计划宣布了第三阶段的100人候选者名单,候选者将经过多轮选拔争夺2025年奔赴火星的第一批入选者名额。2011 年3 月启动、2013 年春天运营的“火星一号”项目吸引了数以万计火星探索爱好者,然而,随着项目推进,由荷兰私人机构主导的该计划亦遭遇诸多质疑。这场“有去无回”的单程之旅,其可行性及科学性究竟如何,人类移民火星面临哪些重大技术挑战,“火星一号”计划正掀起关注热潮。

从国家整体战略角度而言,国际会议的召开具有非常重要的意义。它对一个国家、一个城市和一个地区的经济和文化起到很大的推动作用,对学术交流、青年人才培养和科技创新具有深远意义。近年来,我国政府通过制定一系列促进国际会议在华召开的政策,如《国际科学技术会议与展览管理暂行办法》和《科学技术部、外交部、海关总署关于进一步加强境内国际科技会议及展览会管理的通知》等,积极鼓励和支持重大国际会议在华召开。

2014 年英国皇家学会发布报告《应对极端天气》(Resilience to extremeweather),报告中指出,在接下来几年中,全球极端气候现象将会频繁发生,特别是随着温室气体排放的增加带来的一系列问题。例如洪水、干旱等明显环境现象,同时气温增高产生的热浪也会对老龄化人群产生威胁。英国皇家学会认为,发布该调查报告的关键点是希望可以帮助全球、国家和地方各级机构制定有关适应和减少风险的重要决策,通过对比不同的抉择,考虑恢复力的基本构建模块,来探讨可以做出怎样的改善措施来保护人们的生命和生产。

“一本适时的好书,能够决定一个人的命运,或者成为他的指路明星,确定他终生的理想。”前苏联著名儿童文学家和教育家谢尔盖·米哈尔科夫在他的散文名著《一切从童年开始》中特别强调了好书对人的作用。爱因斯坦是众所周知的大科学家,在他幼年时,一本好书推动了他进一步走进科学领域。

“科技举国体制”是指以国家利益为最高目标,以国家强制力为保障,以公共财政的支持为主要手段,动员和调配全国科研力量,攻克某一项世界尖端科技领域或国家级重大科技项目的工作体系和运行机制。“科技举国体制”的产生具有其历史必然性,并发挥了巨大作用,得到了社会各界的普遍赞誉,2008 年,经济合作与发展组织(OECD)在对中国创新体系评价的报告指出:中国擅长调动各种资源,推动科技以前所未有的规模和超常规的速度发展。但是,人们往往只注意到“科技举国体制”的优越性,而对其产生的特殊历史背景与局限性少有关注,这将会影响科技政策制定乃至科技事业的良性发展。

我的一位忘年之交的挚友——曾庆馀教授2015 年2 月9 日与世长辞了。他是汕头大学医学院风湿病研究室主任,《中华风湿病杂志》副总编。1993 年7月,在西班牙巴塞罗那召开的第18 届国际风湿病学学术大会上,我们远在万里之外的异域相识;22 年的君子之交,我们友谊从未改变。先生辞世,令我思绪万千,为了忘却的纪念,特撰小文以寄哀思。

科学基金申请文书(下简称为文书)是应用文的一种,撰写文书时除了要遵循普通文件的写作规则,还要注意其特殊性。这些年我给国内的朋友修改过不少文书,也观察到了一些有待改进的文书撰写习惯。在此就我个人的一些经验和感受,分享若干撰写文书的要领。值得指出的是,每个研究领域都有各自的科学要点和撰写规范,因此,本文并不是具体的文书写作指南,而是从普遍意义上讨论如何准备一份合格的文书;或者说,讨论一些也许曾经在语文课堂上没有机会接触到的内容。

2014 年5 月份,课题组一位领导告诉我,中法工程师学院的《刚体力学及振动学》课程需要找一位老师来授课,希望我能接下这个任务。中法工程师学院是我所在的北京航空航天大学名牌学院,生源优质。我的课程不多,因此欣然答应。6 月中旬,中法工程师学院组织相关老师到法国培训,法国的工程师教育令我印象深刻。2015 年1 月5 日,我开始跟法国教授一起授课,授课对象是中国学生,法国老师用法语授课,我用中英文混合授课。因为法国教授在北航仅停留2 周,是集中授课,每周4 次,每次4 小时。2 周下来我大致可以读懂法语了,对法国教授授课也有了更深刻的体会。总体来说,法国的工程师教育是成功的、值得借鉴的,但引入中国也需要注意中国学生的实际情况。