基于忆阻器的图卷积神经网络加速器设计

摘 要:图卷积神经网络(GCN)在社交网络、电子商务、分子结构推理等任务中的表现远超传统人工智能算法,在近年来获得广泛关注。忆阻器(ReRAM)作为一种新兴的非易失性存储器,具有高密度、读取访问速度快、低功耗和存内计算等优点。实验结果显示,该文加速器相比CPU有483倍速度提升和1569倍能量节省;相比GPU也有28倍速度提升和168倍能耗节省。关键词:存算一体;新型非易失性存储器;图卷积神经网络;加速器

手性金属卤化物钙钛矿的设计合成及其圆偏振发光研究进展

摘要:近年来, 有机-无机杂化金属卤化物钙钛矿因其出色的光电性能成为最具吸引力的半导体材料之一, 通过将“手性”分子引入到金属卤化物钙钛矿晶体材料中就可以得到“手性金属卤化物钙钛矿”. 手性金属卤化物钙钛矿结合了钙钛矿的优良光电性质和手性特征, 故产生了圆二色性(CD)、圆偏振发光(CPL)、非线性光学(NLO)、自旋电子学、铁电性和手性诱导自旋选择性(CISS)效应等独特光电功能的可能性, 在光电子学、光学材料、光伏材料和自旋电子学等领域具有广阔的应用前景. 本文综述了近年来手性金属卤化物钙钛矿的研究发展情况, 如制备方法、晶体结构、手性产生机理、圆偏振发光和圆偏振光检测等; 此外, 总结了该类材料发展过程中所面临的挑战并展望了其发展前景. 这对了解手性金属卤化物钙钛矿的光电性质和构建策略具有重要的理论意义, 并为开发设计新型的手性金属卤化物钙钛矿提供了思路.

在役型钢再生混凝土组合结构损伤智能监测系统关键技术研究

摘要:再生粗骨料由于其自身的局限性对型钢再生混凝土组合结构的长期使用性能存在一定的影响,对在役型钢再生混凝土组合结构的长期性能需进一步探究。基于此,本文在计算机视觉技术的基础上建立型钢再生混凝土组合结构外观损伤(裂缝)识别模型,将超声检测技术与深度学习方法相结合建立在役组合结构内部损伤变化和损伤位置监测,并基于BIM 平台构建型钢再生混凝土组合结构长期使用过程结构损伤智能监测系统。该研究为型钢再生混凝土组合结构长期使用性能的监测与预测提供了新方法。

钙钛矿材料:热电领域的潜力之星

摘要:硫系和卤化物钙钛矿材料具有优良的热电输运性能,以及易制备、稳定性良好等诸多优点,因而受到了广泛关注。筛选具有热电潜力的钙钛矿材料和提升现有钙钛矿材料的热电性能是目前研究的重点内容。本文回顾了钙钛矿和热电材料的基本理论,描述了材料热电性能的表征参数,综述了具有优良热电潜力的钙钛矿材料的研究进展,包括无机硫系和卤化物钙钛矿材料、有机复合钙钛矿材料以及氧化物钙钛矿材料等,并从电子结构、电输运性质、热输运性质以及热电性能调控方法等方面分析了钙钛矿材料具有优异热电优值和优良热电潜力的原因,展望了钙钛矿材料的热电应用前景。

缺陷二维材料强度

摘要:材料失效是固体力学关心的核心问题之一, 强度准则是描述材料失效的重要工具. 二维材料如石墨烯、六方氮化硼、过渡金属二硫化物等具有优越的力学性能, 在能源环境、电子信息、航空航天、纳米器件等领域都有重要的潜在应用. 二维材料缺陷不可避免, 由于其原子级厚度和极低的离面刚度, 缺陷残余应力会导致显著的应力集中和离面变形, 从而显著降低材料的强度. 尽管断裂力学理论被广泛用来描述二维材料的脆性断裂, 但研究发现六方氮化硼的能量释放率超过Griffith预测值一个量级, 与经典断裂力学理论预测不符. 另一方面, 虽然晶界强度理论解释了晶界强度随缺陷密度增加而反常升高的现象, 位错堆积模型揭示了多晶石墨烯强度与晶粒尺寸间的赝Hall-Petch效应, 但这些理论模型主要针对特定缺陷在单轴载荷下的失效行为, 缺乏普适性. 特别地, 二维材料缺陷结构、加载状态多样, 导致复杂的应力分布和变形失效模式, 增加了建立普适性强度理论的难度. 然而, 从原子角度, 材料失效的本质都是化学键发生断裂, 特别是大部分二维材料都由共价键构成, 因此从化学键失效的角度, 得到化学键失效的本征标度, 则有可能建立缺陷二维材料的统一强度理论. 本文首先综述了近年来二维材料强度的相关实验、模拟和理论研究进展, 着重介绍了缺陷二维材料的变形机理和基于化学键失效分析的缺陷二维材料统一强度准则. 最后, 本文讨论了二维材料强度理论的发展趋势, 旨在促进缺陷二维材料强度准则的理论和应用研究.

仿生热管理材料研究进展

摘要:热管理材料在人体热舒适、建筑节能及电子器件散热等领域具有重要作用,但传统材料在环境适应性与多功能协同调控方面仍存在不足。自然界的生物通过长期进化形成了高效且多样的热管理机制,为新型热管理材料设计提供了重要启示。首先,从光学调控、传导调控与相变调控3 个方面归纳生物体系中的热管理机制;在此基础上,系统介绍了近年来仿生热管理材料的进展,包括通过光谱选择性调控实现辐射制冷、红外伪装和光热转换,通过结构调控实现高效隔热与各向异性导热路径构筑,以及基于界面蒸发、液体输运和相变储能实现的高效相变热管理。当前,仿生热管理材料仍面临制备工艺复杂、规模化难度大、长期稳定性不足及多功能协同优化困难等问题。未来,应加强多机制耦合设计、跨尺度结构精准构筑及工程化应用导向研究,推动仿生热管理材料向高性能与实际应用发展。

基于Au-Au键合的石墨烯压力传感器可靠性分析

摘要:随着MEMS技术的飞速发展,可靠性问题逐渐成为MEMS器件领域研究的重要问题。为了系统地研究石墨烯压力传感器在高温高湿环境下长时间工作的可靠性和稳定性,通过热处理(HT)、热贮存(HTS)和高温高湿(HTH)等负载环境因素评估石墨烯压力传感器的Au-Au键合质量及可靠性。热处理实验结果表明,退火后的机械强度和电学性能都略有变化。此外,长期稳定性实验表明,石墨烯电阻并无明显退化。因此,双重Au-Au键合具有较好的气密性和可靠性,使得传感器在不同负载环境下具有良好的稳定性。该研究可为石墨烯压力传感器在高温高湿等复杂环境下的应用提供参考。

氢键有机框架纳米酶的制备及其靶向抗菌应用

摘要:本文构建了一种选择性治疗的氢键有机框架纳米酶(Pro@HOF@apt-Cu): 通过常规法合成了具有过氧化物酶活性的铁卟啉氢键有机框架(FeTCPP-HOF),并在其表面修饰了通过DNA模板原位生长约5 nm的铜纳米颗粒(CuNPs)和靶向革兰氏阴性菌脂多糖(LPS)的核酸适配体。 FeTCPP-HOF表现出优异的类过氧化物酶(POD)活性,不仅能在感染部位高H2O2环境中通过催化产生高毒性羟基自由基(·OH)破坏细菌细胞膜,还可将CuNPs表面的Cu(0)氧化为Cu(Ⅰ),增强生物正交催化效率。 适配体介导的主动靶向使Pro@HOF@apt-Cu对LPS的识别显著强于非靶向组,抗菌效果有效提升。 此外,HOF固有的孔道结构实现了前药的有效负载与原位激活,降低了脱靶毒性并增强治疗效果。 更重要的是,Pro@HOF@apt-Cu处理7 d能够有效清除小鼠植入导管及伤口的生物膜,并促进伤口愈合。 该协同治疗策略为革兰氏阴性菌感染提供了一种新的治疗方案。

不同堆垛石墨烯/氮化硼异质结的电子特性及压阻特性

摘要:石墨烯以其优异的电学特性、高载流子迁移率和良好的机械性能, 在纳米电子器件领域展现出巨大的应用潜力. 理论上看, 本征石墨烯的狄拉克锥形能带结构赋予其独特的电学性质, 然而, 单独石墨烯由于缺乏支撑、对环境敏感等原因, 其实际应用受到限制. 近年来, 与石墨烯结构相似的二维材料六方氮化硼(h-BN) 被引入作为制备异质结的理想材料, 不仅为石墨烯提供机械支撑和防护, 还可打开石墨烯带隙并调控其电子输运性质, 从而拓展其技术应用前景. 本文提出通过构建不同堆垛方式的石墨烯/氮化硼异质结构以实现石墨烯压阻系数优化的方案. 基于密度泛函理论和杂化密度泛函理论, 采用第一性原理计算系统分析了不同堆垛构型下异质结的压阻性能. 结果表明, 所有构型在单轴应变下的压阻系数均显著高于双轴应变; G-BN2 堆垛构型在两种应变条件下均表现出最高的压阻系数, 这为石墨烯基压阻器件的设计提供了理论依据.