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基于石墨烯超材料的太赫兹五频段折射率传感器

基于石墨烯超材料的太赫兹五频段折射率传感器

摘要： 针对目前太赫兹折射率传感器波段单一且灵敏度低的问题，提出一种基于石墨烯超材料的五频段折射率传感器。通过CST电磁仿真软件对传感器结构进行模拟仿真，确定了可以同时提高吸收率和灵敏度的特征尺寸。与传统超材料折射率传感器相比，通过调整石墨烯层的化学势和弛豫时间即可实现石墨烯吸收体的可调谐性。仿真结果表明，该折射率传感器在频率为4.535、6.3681、8.253、10.395和11.321THz时达到折射率吸收峰值， 吸收率分别为92.2%、99.5%、99.9%、90%和99.1%，且5个波段中最高折射率灵敏度为436GHz/RIU。与其他折射率传感器相比，该折射率传感器波段多且灵敏度高，具有良好的传感性能，可应用于光学检测、医学成像、生物传感等领域。
交叉 2024年11月06日
面向集成电路先进制程的二维信息材料与器件

面向集成电路先进制程的二维信息材料与器件

摘要：随着集成电路技术的发展至3 nm 节点,摩尔定律接近其物理极限,传统芯片制程面临材料到器件的理论和技术瓶颈。二维信息材料凭借原子层厚度、低功耗等特性被产业界认为是1nm 及以下节点的核心材料,将助力芯片制程延续摩尔定律以及平面到三维的发展,与我国集成电路先进制程长期规划紧密相关。基于国家自然科学基金委员会第343期双清论坛,本文从材料—器件—异质集成多层次回顾了二维信息材料与器件的发展历史,总结了领域内所面临挑战,凝炼了未来5~10年的重大关键科学以及亟需布局的研究方向,进一步提出顶层设计的前沿研究方向和科学基金资助战略。
交叉 2026年01月21日
物理生物医学——原创交叉研究的新领域

物理生物医学——原创交叉研究的新领域

摘要：物理生物医学是物理学与生物医学深度融合的新兴交叉研究领域, 融入了材料学、化学、信息科学、机械工程等多个领域物质科学的知识和技术. 它的科学内涵在于揭示生命现象的物理规律, 并利用物理的方法和技术实现对生命过程的调控. 因此, 物理生物医学既要解析伴随生命活动所产生的内源性物理信号的奥秘, 同时还要探索外源性物理场对细胞、组织、器官、个体的调节作用并揭示其背后的机制.通过机制创新和前瞻性布局, 物理生物医学在未来有望成为中国引领、世界一流的优势学科.
交叉 2025年01月10日
低空无人机技术研究现状与展望

低空无人机技术研究现状与展望

摘要：低空经济是新质生产力的典型代表，发展前景广阔的战略性新兴产业；低空无人机是多样化技术设备的优良载体，高性能、智能化的低空无人机将成为支撑低空经济发展的中坚力量。本文将低空无人机的模态、飞行、自主能力对应其结构材料与飞行控制、定位导航、自主智能技术，并从这3 个方面深入分析了低空无人机技术的发展现状和研究趋势，提出了低空无人机仿生构型与复合材料、多源融合定位、混合智能算法等低空无人机技术发展方向。为推动低空无人机技术的创新发展，研究建议，加强政策引导与基础建设、推动技术创新与产业布局、拓展应用场景与实施示范工程、构建全面安全的防护体系，实现我国无人机产业和低空经济的高质量发展。
交叉 2026年01月28日
WO3基电致变色智能窗中电解质的研究进展

WO3基电致变色智能窗中电解质的研究进展

摘要：作为三氧化钨（WO3）基电致变色智能窗的重要组成部分，电解质层在阻隔电极直接接触和促进离子传导方面发挥着不可替代的作用。然而，电解质对智能窗电致变色性能的影响机制尚未完全阐明，严重制约了高性能电致变色智能窗的开发。本文系统分析了不同电解质类型及其各组分对智能窗电致变色性能的影响，从电解质-电极界面反应动力学角度分析性能衰退机制，并重点阐明了材料溶解和“离子捕获”效应的微观过程。基于这些理论认识，本文进一步总结归纳了电解液添加剂、“盐包水”体系和离子液体等电解液改性策略的性能提升机制，为研制下一代高性能WO3 基电致变色智能窗指明了创新方向。
交叉 2026年04月21日
基于金属衬底的石墨烯温度传感器仿真

基于金属衬底的石墨烯温度传感器仿真

摘要:针对动力设备实时温度测量的需求,研究了一种快响应、宽温区的石墨烯温度传感器。传感器芯片由金属衬底、绝缘层、金属电极层、石墨烯传感层、保护层和金属抗氧化涂层组成。以热导率高的金属为衬底,另外在传统的陶瓷保护层的基础上增加四元金属抗氧化涂层,能够有效阻挡高温下氧气的渗透。利用有限元软件进行分析,当温度由室温升高到1 200 ℃时,采用硬质合金、氧化铝、氮化硅为衬底的芯片响应时间分别为55、660、75 ms,衬底热导率越高,响应速度越快。传感器芯片各层厚度的变化对热应力的影响极大,当金属衬底厚1 000 μm、绝缘层厚0.1 μm、保护层厚0.5 μm、氮化钛打底层厚0.04 μm、氮铝化钛过渡层厚0.3 μm、钛铝硅氮功能层厚0.7 μm、氮化钛硅着色层厚0.5 μm 时,最大热应力较小,为24 966 MPa。该研究为拓展石墨烯温度传感器的耐温范围提供新的思路,为石墨烯传感器应用于高温瞬态测量提供可行性方案。
交叉 2025年09月11日
三维碳基集流体在高比能钠金属电池中的应用与展望

三维碳基集流体在高比能钠金属电池中的应用与展望

摘要：钠金属电池因其理论比容量高(1076 mA•h•g－1)和钠资源储量丰富, 被认为是下一代高能量密度电池的理想选择之一. 然而, 钠金属负极在循环过程中易形成枝晶, 引发短路问题, 导致电池循环寿命短和库仑效率低, 甚至存在安全隐患. 作为电池关键结构材料, 集流体的形貌结构设计可调控钠金属的沉积/剥离行为, 从而抑制枝晶生长. 其中, 三维碳集流体凭借其稳定的机械支撑、高比表面积和优化的离子传输路径, 能有效抑制枝晶形成, 显著提升电池的循环稳定性和电化学性能, 成为最具潜力的集流体材料之一. 系统综述了近年来碳集流体的制备工艺, 重点分析了三维碳基集流体的性能优化策略, 如原子掺杂提高亲钠特性、功能化改性三维碳材料电子结构、有机/无机复合策略提高界面稳定性以及孔径结构调节三维碳基集流体表面反应等方法, 并探讨了碳基材料的应用优势与研究进展. 最后, 对三维集流体在钠金属电池中的未来发展方向进行了展望.
交叉 2026年04月22日
从锂云母中分离提取锂、铷、铯方法的研究进展

从锂云母中分离提取锂、铷、铯方法的研究进展

摘要: 锂云母是我国锂资源的重要来源。高效、环保地从锂云母中提取锂，并协同提取其中的战略资源铷、铯，将会获得可观的经济价值。介绍了我国锂云母的基本性质、结构和赋存情况等，总结了从锂云母中提取锂的活化方法，包括酸法、碱法和盐法，并总结对比了各方法的优缺点，如有些方法虽然能耗和成本较低，但会造成严重的环境污染等; 综述了沉锂母液中铷、铯的分离方法，包括分步结晶法、沉淀法、溶剂萃取法和离子交换法，也进行了优缺点比较，如有些方法效率高但不适合大规模生产等。单一的工艺方法通常存在局限性，需要综合考虑整个工艺流程，根据不同的生产要求选择最适宜的综合工艺方法，才有助于未来锂云母资源的充分发挥，实现伴生资源的综合利用。
交叉 2026年02月28日
从数据到机制：医数交叉驱动肿瘤精准诊疗的研究现状与展望

从数据到机制：医数交叉驱动肿瘤精准诊疗的研究现状与展望

［摘要］测序组学、电子健康记录和医学影像等多维度异质医学数据的迅速积累，不仅凸显了传统还原论研究范式的局限性，同时也为医学研究革新带来机遇。近年来，生物医学与智能信息科学的深度交叉融合取得显著进展，推动了疾病预测与精准医疗的发展进程，数学已逐步成为其底层核心驱动。通过深化医学—数学交叉研究实现对生命系统本质规律的定量解析将成为本领域取得变革性突破的关键路径。本文系统综述了医数交叉领域的研究进展，重点探讨数学模型在肿瘤诊断、治疗及肿瘤发生发展机制解析等方面的关键作用，深入展望医数交叉在机制导向的数学模型构建、数字生命和虚拟健康等领域的创新潜力与应用前景。通过数学模型的精准构建与应用，实现从“数据关联”向“机制解析”的迈进，医数交叉将为肿瘤预防和诊疗提供突破性解决方案，推动医学的高效化、精准化、智能化变革。
交叉 2025年09月13日
柔性锌离子电池在可穿戴传感器中的应用研究进展

柔性锌离子电池在可穿戴传感器中的应用研究进展

摘要：可穿戴传感器在运动、医学、康复等多个领域的应用极大地方便了对人体运动指标信号的捕捉和监测，有效避免了运动损伤，降低了就医频率甚至挽救了许多生命。随着可穿戴传感器的应用和普及，与之适配的柔性能源供应系统成为其发展的关键。近年来研究者们基于不同的能量释放方式，研究和设计了多种柔性能源供应系统，其中柔性锌离子电池以其高能量密度、高弹性模量、高循环稳定性和高安全性在众多供能体系中脱颖而出，成为可穿戴传感器最具潜力的柔性能源供应系统之一。本文综述了柔性锌离子电池近年来在可穿戴传感器方面的研究进展，主要介绍和总结了电池各组件（集流体、电极（正极、负极）、隔膜、电解质、封装）的材料类型、特点以及与可穿戴传感器集成的应用情况，最后讨论了柔性锌离子电池目前面临的问题和挑战。
交叉 2024年11月20日