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Vol.74 No.2
2025年01月20日
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锂离子电池中的电极总是处于特定的约束当中, 这些约束既包括电池内部不可避免的被动结构约束, 又包括一些新兴技术应用场景可能赋予的外部主动约束. 本文主要利用化学-力学双向耦合的基本假设建立描述双层电极结构的理论模型, 考虑4种不同强弱的理想化变形约束作为其边界条件, 并通过数值求解研究在充电过程中这些外部约束对双层电极中Li扩散和应力的影响. 从力学的角度, 所研究的双层电极结构存在侧向伸缩和弯曲变形两个自由度, 弱化的约束条件能够部分或完全激活这些应力释放机制, 从而降低电极结构整体的应力水平, 并提升结构的力学稳定性. 然而, 从电化学的角度, 电极结构的正向弯曲变形所产生的应力梯度会阻碍嵌Li过程, 强化的约束能够部分或完全抑制电极的正向弯曲, 使活性层内Li浓度更加均匀, 从而提高活性层的容量利用率. 这些结果不仅为进一步理解双层电极在更加真实或极端服役条件下的化学-力学响应提供理论参考, 还从设计的角度表明折中的外部约束有利于平衡电极的结构耐久性和电化学性能.
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Anderson局域化是凝聚态物理中一个影响深远的现象, 它代表了由无序引发的本征态的根本性转变. 本文提出了一个基于超冷原子动量态晶格系统的实验方案, 用以实现弯曲时空下的Aubry-André-Harper (AAH) 模型, 并研究其中的Anderson局域化. 得益于每对相邻动量态之间耦合的单独可操控性, 动量态晶格中的耦合强度可以被编辑成幂律位置依赖的形式$J_n \propto n^{\sigma}$, 从而能够有效模拟弯曲时空. 动量态晶格中波包演化的数值计算结果表现出初始格点依赖的局域化性质, 符合理论预测的相分离现象. 通过分析波包演化动力学数据, 可以观测到相分离临界格点的移动. 同时, 本文还提出了通过调制时空弯曲参数σ来制备本征态的方案, 并在动量态晶格中进行了数值仿真. 最后, 在不同准周期调制相位下制备能谱中所有本征态, 分析了本征态的局域化性质, 验证了在能谱中共存的局域相、延展相和摇摆相. 本文为在实验中研究弯曲时空下的Anderson局域化物理提供了新的可行途径.
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基于室温原子的超外差太赫兹电场探测, 场强灵敏度可达5.76 μV/(cm·Hz1/2), 线性动态范围优于60 dB. 原子超外差太赫兹探测具有极高的灵敏度, 可用于精确测量材料的透射率, 实现对材料厚度的高精度测量. 本文实验测量了蓝宝石晶体材料和聚四氟乙烯有机材料的厚度, 而且由太赫兹透射信号可以清晰地分辨出单层石墨烯与少层石墨烯. 甚至对于厚度达到1 μm的超导金属铌薄膜也可以探测到微弱的太赫兹透射信号, 这都得益于原子超外差太赫兹探测器的高灵敏度. 总之, 本文采用的基于原子超外差探测太赫兹测厚技术, 在有机材料缺陷检测、涂层材料测厚及二维材料参数