UC彩票网址 兰州化物所在钠离子混合电容器研究方面取得新进展

  • 金属离子混合电容器集高能量密度、高功率输出以及长循环寿命等优点于一身,近年来已成为未来可持续发展新型储能系统的一个重要发展方向。
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  2018-10-16日新闻讯:该文针对化石能源效率改进在控制全球温室气体排放方面的关键性作用,创新性地建立了能效改进和效果评估中的内生演变机制,丰富了能源-经济-环境(3E)集成系统中能效改进研究方法体系的内涵;通过构建气候变化集成评估模型(E3METL),纠正了传统单纯外生能效改进方法可能带来的评估结果偏差;为综合评估模型框架(IAM)下系统分析全面(内生和外生)能效改进的减排潜力及其对全球碳排放路径演化、减排时间选择的影响提供了可能,对能效改进和替代能源发展双重减排作用背景下,进行科学有效的排放控制政策制定和全球变暖挑战应对方案的设计提供理论支撑。

  如同普通CCD相机一样,条纹相机的前端也有光学镜头,用于对目标图像的聚焦和成像,条纹相机的后端有图像采集芯片用于对光学图像信息的数字采集。但是在条纹相机的中间部分有一个核心组件,叫条纹变像管,主要由光电阴极、扫描偏转板和荧光屏组成。目标的光学图像经过光学镜头上的狭缝以后变为一维的狭缝像,一维狭缝图像在与条纹管的光电阴极作用后将光学信号,通过光电转换变为容易被调控的电子信号。电子信号在传输过程中会受到扫描偏转板内线性电场的作用,将不同时间到达的电子信号在空间上展开,这些电子轰击荧光屏后再产生光学信号,最终采用图像采集芯片将光学信号记录。也就是说,条纹相机在整个记录过程中将入射光的时间信息转换为了空间信息,根据事先设定的扫描速度及空间位置信息可计算出入射的时间间隔。而条纹相机前面的狭缝像也导致了记录到的信息为一条一条的条纹,因此这种超快成像仪器被称为条纹相机。由于条纹相机的先进性和尖端性,我们可以称其为尖端科学仪器皇冠上的明珠。

  技术创新。有了理论还不够,高性能条纹相机的研制在技术上还有很多棘手的难题。衡量条纹相机最主要的指标就是时间分辨率,这个指标决定了条纹相机能够探测的时间极限,是纳秒、皮秒,飞秒,甚至是阿秒?为了实现高的时间分辨率,要具备以下三个主要条件:第一,电子具有足够高的初速度保证电子到达荧光屏的时间足够短;第二,电子在传输过程中的速度与扫描电脉冲的速度精确匹配,尽可能降低由于速度适配造成的时空弥散;第三,具有极低的触发晃动。在西安光机所科研人员的彻夜奋战下,经过无数次的理论计算、结构设计和协调测试,最击破了各个技术难题,实现了在阴极和栅极之间小于1mm的超短间距下获得超过10000V/mm加速场强的苛刻条件,并保证了在如此高的场强下的稳定工作。而为获得电子束与扫描电脉冲之间的精密时间同步,科研人员创新性地在电子光学设计上提出了采用行波偏的扫描结构,即采用行波偏转板将电子束脉冲的”速度放慢”,以达到电子群速度与扫描脉冲相速度的匹配,减小了速度适配造成的时间弥散,同时行波偏转结构还增大了电子束与扫描脉冲作用的时间,使电子束获得的径向动能足够大,提高了系统的偏转灵敏度,进一步提高了时间分辨率。另一方面,为保证飞秒时间分辨,要求条纹相机系统的触发晃动足够小,这样才能尽可能地提高整个系统在重复扫描时的时间分辨率。在这种情况下,传统的电触发方式已经不能满足要求。选择半导体光触发技术,通过改进光开关的制作工艺以及优化工作状态,西安光机所研究人员实现了上升时间小于100ps的光开关的研制,将系统的触发晃动减小到150fs以下,保证了条纹相机在6000次以上重复扫描下的飞秒时间分辨率。低触发晃动的指标也达到了国际先进水平。

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  研究发现,MOFs衍生TiO2/C纳米复合材料,因有机配体热分解时生成的TiO2纳米晶表面原位形成了连续导电网络,这不仅有利于提高材料的导电性,还可有效防止在充放电过程中TiO2纳米颗粒的团聚和体积膨胀,大大提高材料的循环稳定性和倍率特性。微孔和介孔并存的独特孔结构以及细小的TiO2纳米晶都可有效缩短离子扩散路径,增大活性材料与电解液的接触位点,有效提高材料的动力学行为。而ZIF-8衍生的3D分级纳米多孔碳正极,因配体原位引进氮、氧杂原子,有效改善了材料的导电性和电解液浸润性,加之高的比表面积和微孔、介孔以及大孔并存的分级多孔结构,使得该材料在有机电解液体系中依然表现出优异的双电层电容行为,比电容明显高于商用活性炭。在此基础上,基于正、负极质量配比优化和动力学行为匹配,成功构筑了高能量密度和高功率输出以及循环稳定性优异的新型储能器件TiO2/C//ZDPC。

  氮素是陆地生态系统初级生产力最重要的限制因子,生物固氮则是全球生态系统有效氮最主要的来源。作为生物固氮的执行者,固氮菌一直是微生物生态学领域最受关注的研究对象之一,至今已有130年的研究历史。然而,目前我们对固氮菌分布的地理特征及其驱动因子还所知甚少,相关研究极为匮乏。这一研究现状在草地等自然生态系统中表现得尤为突出。

  如同普通CCD相机一样,条纹相机的前端也有光学镜头,用于对目标图像的聚焦和成像,条纹相机的后端有图像采集芯片用于对光学图像信息的数字采集。但是在条纹相机的中间部分有一个核心组件,叫条纹变像管,主要由光电阴极、扫描偏转板和荧光屏组成。目标的光学图像经过光学镜头上的狭缝以后变为一维的狭缝像,一维狭缝图像在与条纹管的光电阴极作用后将光学信号,通过光电转换变为容易被调控的电子信号。电子信号在传输过程中会受到扫描偏转板内线性电场的作用,将不同时间到达的电子信号在空间上展开,这些电子轰击荧光屏后再产生光学信号,最终采用图像采集芯片将光学信号记录。也就是说,条纹相机在整个记录过程中将入射光的时间信息转换为了空间信息,根据事先设定的扫描速度及空间位置信息可计算出入射的时间间隔。而条纹相机前面的狭缝像也导致了记录到的信息为一条一条的条纹,因此这种超快成像仪器被称为条纹相机。由于条纹相机的先进性和尖端性,我们可以称其为尖端科学仪器皇冠上的明珠。 1fs=1×〖10〗^(-15)s(一千万亿分之一秒)

  条纹相机的另一个重要指标是动态范围,在保证时间分辨率足够高的前提下,很多科学研究中还同时要求条纹相机具有大的动态范围,这本身就是一个非常高的技术难题。动态范围指的是探测信号最大值与最小值的比值。比如在激光聚变实验中,聚变初期的辐射信号强度是极弱的,但到聚变完成时,辐射信号的强度达到了极大值,极大值与极小值之间的比值超过10000。因此,也就对条纹相机的动态范围提出了非常高的要求。条纹相机动态范围的主要受限因素就是前面提到的空间电荷效应,它是客观存在的,无法避免,但可以最大程度地抑制。对此,科研人员摒弃了目前普遍采用的旋转对称型电子光学结构,采用各向异性聚焦电子光学系统,将聚焦区域由单点聚焦变为面积扩大的线聚焦,有效降低了电荷密度,极大地抑制了空间电荷效应。结合团队提出并设计的小丝径大输出电流HOT-MCP技术减小增益饱和效应,将条纹相机的动态范围提高到12800:1,达到了国际报道的最高水平。

  图2青藏高原东北缘变形机制的示意图。颜色块描绘了联合反演得到的地壳中的低速和地幔中的高速。主要的特征包括:由标有断层走向的垂直虚线分开的岩石圈尺度块体、显著的中地壳低速区、残留的地幔岩石圈以及部分拆沉的地幔岩石圈。 ”

  研究发现,MOFs衍生TiO2/C纳米复合材料,因有机配体热分解时生成的TiO2纳米晶表面原位形成了连续导电网络,这不仅有利于提高材料的导电性,还可有效防止在充放电过程中TiO2纳米颗粒的团聚和体积膨胀,大大提高材料的循环稳定性和倍率特性。微孔和介孔并存的独特孔结构以及细小的TiO2纳米晶都可有效缩短离子扩散路径,增大活性材料与电解液的接触位点,有效提高材料的动力学行为。而ZIF-8衍生的3D分级纳米多孔碳正极,因配体原位引进氮、氧杂原子,有效改善了材料的导电性和电解液浸润性,加之高的比表面积和微孔、介孔以及大孔并存的分级多孔结构,使得该材料在有机电解液体系中依然表现出优异的双电层电容行为,比电容明显高于商用活性炭。在此基础上,基于正、负极质量配比优化和动力学行为匹配,成功构筑了高能量密度和高功率输出以及循环稳定性优异的新型储能器件TiO2/C//ZDPC。

  人类获取信息的主要途径是通过眼睛、耳朵等感觉器官,其中90%以上的信息是通过眼睛获取的。受眼睛分辨力的限制,人眼只能识别时间间隔大于1/24秒的现象,以及1米处大于0.291毫米的物体。然而,在我们身边还存在许多快速变化的瞬间,例如水滴落地、拳头击打水面、气泡破裂等,由于变化过程极快,超出了人眼的分辨极限,无法直接观察。

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