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利用自學習系統實現逼近理論極限的光學手性材料設計
隨著納米光子學的發展，具有超穎性質的人工微結構吸引了眾多研究。針對日益增長的研究和設計需求，北京大學物理學院方哲宇及其研究團隊實現了一種自洽的框架——BoNet，其結合了貝葉斯優化（Bayesian optimization）和卷積神經網絡（convolutional neural network），實現了納米結構對于超強光學手性的自學習。基于此框架，他們將納米結構設計表示為圖形，并輸入卷積神經網絡進行電場分布和反射光譜的學習，此過程不需要將納米結構參數化為向量，因此最大化的保留了其幾何信息和邊界條件。同時，利用貝葉斯優化以實現對納米結構遠場光學手性的優化，并運用其采樣樣本反復訓練神經網絡實現自學習。利用BoNet，他們針對遠場反射光譜的圓二色性進行優化并逼近了其理論極限(CD = 1)，同時利用神經網絡匹配預測的近場電場分布，對獲得的強光學手性進行分析解釋。 此框架能夠被直接推廣用于其他光學性質的自學習優化，例如實現反常透射，偏振態調制和相位調制。更進一步的，此方法論能夠幫助設計更多的，具有良好光學性質和運用價值的納米光子學器件，比如消色差超透鏡，超靈敏的微傳感器以及智能超表面等。此研究同時能夠啟發更多數據驅動的研究，通過利用人工神經網絡和其他機器學習的方法，實現對傳統科學研究的新探索，在制藥，引物設計，固體結構分析上啟發新突破。 該工作于2019年11月19日在線發表于學術期刊《PHYSICAL REVIEW LETTERS》上，題為“Self-Learning Perfect Optical Chirality via a Deep Neural Network”(DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.213902)。北京大學物理學院方哲宇研究員是本文的通訊作者，李瑜，徐優俊，姜美玲為該文的共同第一作者，北京大學定量生物學中心來魯華教授為合作者，北京大學為唯一通訊作者單位。該工作得到得到了科技部、教育部、國家自然科學基金委、北京大學人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、北京大學納光電子前沿科學中心、量子物質科學協同創新中心、北京大學高性能校級計算平臺、北京大學生命科學中心高性能計算平臺等單位的支持。用于近遠場計算的神經網絡結構表征實現了逼近理論極限的高手性，并利用神經網絡對近場分布進行分析
北京大學
2021-04-11
二氧化碳電還原反應高效催化材料的研究
本研究設計并合成了無定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒，將其應用于二氧化碳電還原反應中 （圖 1 ） 。 該研究工作首先通過溶劑熱法制備了 AgBiS 2 納米棒，并將其在空氣中煅燒處理，得到了組成為 Ag 0.95 BiS 0.75 O 3.1 的雙金屬硫氧復合物納米棒。在進一步電化學還原預處理后，該復合物被轉化為無定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒。這種新型二氧化碳電還原催化劑在僅有 450 mV 的過電位下，實現了高達 94.3% 的甲酸法拉第效率和 12.52 m A/ cm 2 的甲酸部分電流密度。通過與 AgBiS 2 、 Bi 硫氧復合物及 Bi 2 S 3 參比樣品進行對比，發現在電化學還原預處理過程中，金屬硫化物中的 -2 價硫會轉化為 H 2 S 并離開電極表面，只有金屬硫氧復合物中被氧化為 +6 價的硫能保留在催化劑中。后續實驗表明 ，這一部分硫能促進水的解離，而甲酸形成過程中所需的 H + 正是來自于 H 2 O 。因此，甲酸的生成被極大程度地促進。另一方面， Ag-Bi-S-O 修飾 Bi 0 納米顆粒中的 Ag ，有利于電荷在電極中傳遞，提高了催化劑的電流密度。在過電位為 450 mV 時，更大的電流密度可以提高陰極附近的局域 pH ，而更大的局域 pH 能進一步提升硫促進水解離的效用，同時抑制氫析出反應的發生。因此，無定型 Ag-Bi-S-O 修飾的 Bi 0 納米顆粒可以在極低的過電位下將二氧化碳高活性、高選擇性地轉化為甲酸。
北京大學
2021-04-11
絕熱保溫用丁腈橡膠/聚氯乙烯熱塑性彈性體泡沫材料
研發階段/n內容簡介：在國內，八十年代以前，絕熱保溫材料是以天然礦物等纖維質為代表，改革開放后是以聚苯乙烯等塑料泡沫有機質為代表。目前，我國絕熱保溫熱塑性彈性體泡沫材料主要以阿樂斯等幾個中外合資公司生產，產品質量存在品種單一,泡孔不均勻,合格率低等缺陷，為西方發達國家九十年代初的水平。本項目以熱塑性樹脂PVC和橡膠彈性體(如NBR、EVA等)為主體材料共混，得到橡膠彈性體為分散相、熱塑性樹脂為連續相材料的共混膠，采用擠出發泡技術，制備低密度熱塑性彈性體泡沫材料。該泡沫材料不僅強度高、密度低，表面光滑
湖北工業大學
2021-01-12
一種葉片狀CuO?NiO復合結構納米材料及其制備方法
本發明公開了一種葉片狀CuO-NiO復合結構納米材料及其制備方法。用硝酸鎳和碳酸鈉(或碳酸氫鈉)進行微波反應，得含鎳沉淀物，然后煅燒獲得NiO納米粉。稱取0.05g?NiO,加入到30mL含一定量醋酸銅水溶液中，超聲分散20～30分鐘，得分散液A；稱取2mmol?NaOH，加入30mL去離子水，溶解得溶液B；將溶液B加入到分散液A中，磁力攪拌15～25分鐘，反應混合液置于家用微波爐中，設置低火檔加熱20分鐘；反應結束后，自然冷卻，抽濾干燥，即得本發明的葉片狀CuO-NiO復合結構納米材料。葉片狀Cu
安徽建筑大學
2021-01-12
納米羥基磷灰石/海藻酸鈉復合材料及其制備方法和應用
研發階段/n該發明涉及一種納米羥基磷灰石/海藻酸鈉復合材料的制備方法，所得材料可用于污水處理，吸附去除重金屬離子，包括有以下步驟：將磷酸氫二銨水溶液迅速倒入硝酸鈣的水溶液中，攪拌混合均勻，離心得到沉淀物，用去離子水沖洗后重新分散到去離子水中；所得懸浮液中加入穩定劑，超聲分散處理，得到穩定的羥基磷灰石懸浮液；控制羥基磷灰石與海藻酸鈉的質量比，將海藻酸鈉加入到羥基磷灰石懸浮液中，不斷加熱攪拌，控制反應時間，蒸發水分，經冷凍干燥，得到產物。
解決的技術問題：針對現有技術，提出一種納米羥基磷灰石
武漢理工大學
2021-01-12
一種柔性表面增強拉曼基底材料及制備方法和應用
本發明提供一種石墨烯包覆的納米銀陣列柔性表面增強拉曼基 底材料，它由柔性濾膜及組裝于其表面的納米銀陣列和緊密包覆于納 米銀陣列表面的石墨烯三部分組成。本發明提供上述材料的制備方法 及其作為表面增強拉曼基底的應用。本發明提供的石墨烯包覆的納米 銀陣列柔性表面增強拉曼基底材料，具有良好的拉曼增強效果和優異 的化學穩定性，同時方便采樣測定。因此，本發明提供的高穩定、大 面積均勻的石墨烯包覆的納米銀陣列，它可作為表面增強拉曼
華中科技大學
2021-01-12
一種熱塑性纖維素復合材料及其制備方法
本發明公開了一種熱塑性纖維素復合材料及其制備方法，復合 材料的組分及含量為：功能性填料在復合材料中的質量百分比含量為 0.03～28.57％，離子液體在復合材料中的質量百分比含量為 14.29～ 69.98％，余量為纖維素；離子液體作為增塑劑，能夠破壞纖維素分子 間氫鍵和增加自由體積，以實現對纖維素的塑化。制備是以離子液體 作為增塑劑實現纖維素的塑化，得到離子液體-纖維素基料，進而與功 能性填料進行熔融復合的方法。熱
華中科技大學
2021-01-12
生物醫學組織工程用三維支架材料的制備方法
組織工程支架是指能與組織活體細胞結合并能植入生物體內的材料，它是組織工程 化組織的最基本構架。聚羥基乙酸（PGA）和聚乳酸（PLA）等聚乳酸類材料是典型的合 成可降解聚合物。它的結構通式為[—OCH（R）CO—]，式中的 R 為 H 時是聚經羥乙酸， R 為 CH3 時是聚乳酸，由于乳酸和羥基乙酸都是三羧酸循環中間代謝物，且吸收和代謝 機理明確并具有可靠的生物安全性。作為組織工程支架材料，PLA，PGA 及其共聚物生物 材料不僅具有良好的生物相容性，生物可降解性和降解可調性，而且可以誘導某些基因 的上調轉錄。 本組織工程多孔支架材料的制備，通過將聚乳酸共聚物顆粒放在模具中熱壓成型， 然后在室溫下將成型的聚乳酸共聚物放在高壓 CO2 氣體中機械飽和，所述高壓 CO2 氣體 的壓力為 3.0-30.0MPA，同時從膨脹室上端的液體溶液進口噴入極性溶劑；在足夠的機 械飽和時間之后，于 1~100 秒之內將氣壓迅速降低到大氣壓水平，所述聚乳酸共聚物中 的 CO2 氣體的溶解度迅速下降，產生大量的 CO2 氣腔，就形成了多孔泡沫結構，而形成 組織工程用三維支架。 目前，聚乳酸支架材料已被廣泛的用于骨，軟骨，血管，神經，皮膚等組織的支架 材料，并顯示其良好的應用前景。
同濟大學
2021-04-13
多孔透水透氣性生態材料及其生態修復應用技術
開發了生態修復型多孔混凝土材料，提供了其在生態河岸利用的一攬子方案。 1.研發了修復型多孔混凝土材料的核心配方、配比設計以及力學強度、孔隙率、滲透性、生態適宜性等性能優化技術與成型工藝； 2.研發生態岸線、邊坡防護與透水城市下墊面的多構型、模具及其成型關鍵技術，保障堤岸穩定性，營造植物生成活空間； 3.研究河湖生態岸線、道路邊坡、城市透水下墊面的特定生境 植物篩選、群落植建與復合生態修復技術。
東南大學
2021-04-13
基于汽車輕量化的少片簧關鍵工藝和材料技術研究
項目概況 該項目研究開發出具有自主知識產權的少片簧及關鍵工藝和材料技術，實現其輕量化、高性能和長壽命要求，形成了具有自主知識產權的承受高應力少片簧的關鍵制造技術，申請了“承受高應力的高強度變截面簧片及其制造方法”的發明專利（200710132237.5）。 本項目處于國內先進水平，擁有自主知識產權，項目獲得2008年度中國汽車工業科技進步三等獎。主要特點 在少片簧優化設計的基礎上，采用高潔凈度、控制夾雜物形態和減少夾雜物數量、形變細化晶粒、表面無全脫碳的新型高強度彈簧鋼，對少片簧進行變截面控溫軋制，細化晶粒，減少表面缺陷，優化熱處理工藝，減少脫碳，改善韌性；，提高表面應力噴丸的預應力大小和噴丸強度等措施，解決了少片簧在承受應力水平提高后,其強度提高和疲勞性能的匹配問題，以及疲勞性能對表面和內部缺陷敏感性顯著增加的問題，穩定和提高了少片簧疲勞性能，實現了承受高應力的高性能、長壽命少片簧開發，可減輕懸架彈簧重量20~30%，提高平順性約10％，具有明顯的省材節能降耗效果。技術指標 少片簧設計應力1000-1200MPa、抗拉強度水平≥1800MPa，減輕懸架彈簧重量約20~30%，提高平順性約10％，滿足臺架疲勞壽命和實際使用要求。市場前景 本項目已在依維柯系列輕型客車系列上實現了少片簧的國產化批量生產應用，取代了進口，滿足了近萬臺份依維柯車的高端市場需求，減輕了懸架重量，提高了整車平順性及乘座舒適性，取得了顯著的經濟效益，并正推廣應用于更多的車型上。鑒于高應力少片簧具有整車輕量化、提高整車平順性和降低材料消耗和燃油消耗等減重、節能、環保的效果，因此，該項目具有十分廣泛的推廣應用價值，能顯著提高企業產品競爭力，填補該領域的國內空白，具有顯著的經濟效益和社會效益，其進一步的推廣應用前景十分廣闊。
南京工程學院
2021-04-13