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產品詳細介紹

北京大學物理學院顏學慶教授/馬文君研究員團隊近期在激光加速重離子領域獲得重要進展。他們利用人工設計的雙層納米靶材，獲得了能量高達580兆電子伏特（MeV）的碳離子，將飛秒激光加速重離子能量記錄提高了兩倍。相關結果以” Laser Acceleration of Highly Energetic Carbon Ions Using a Double-Layer Target Composed of Slightly Underdense Plasma and Ultrathin Foil”為題發表在物理評論快報上（Physical Review Letters 122，014803 （2019））。 高能重離子在腫瘤治療、生物輻照、核物理與核能等領域有著廣泛的用途。利用超強飛秒脈沖激光加速重離子一直是激光加速領域的難點。之前的大量實驗研究中，通常只能獲得最高能量為幾兆電子伏特每核子（MeV/u）的重離子。而在相同條件下，質子可被加速至近百兆電子伏特，遠高于重離子。這是因為，要有效加速重離子，需要將其在加速初始階段就電離到高電荷態注入到加速場中，并且保持足夠長的加速時間。一般情況下，這兩點很難同時實現。馬文君研究員團隊在前期工作的基礎上（PRL 115, 064801 (2015)，PRL 113, 235002 (2014), Adv Mater 21(5),603 (2009), Nano Lett 7(8), 2307(2007)），設計并制備出了一種由超薄超低密度碳納米管泡沫與類金剛石納米薄膜組成的雙層復合靶材，成功地同時實現了這兩個條件。復合靶材在超強飛秒脈沖激光作用下，位于類金剛石納米薄膜中的碳離子，先后經歷了光壓電離注入與長達數百飛秒的鞘場加速兩個過程，最終速度達到了光速的30%。這是首次利用超短脈沖在實驗中實現了重離子的級聯加速。圖：本研究結果（）與已有重離子加速實驗結果匯總。 他們的理論與數值模擬工作表明，這種高效的加速方案也適用于金、釷、鈾等重離子。在現有激光條件下，可產生能量為數十兆電子伏特每核子、密度為傳統束流10^9倍的高能高密度重離子束流。這種高能高密度重離子束團將為超重元素合成、短壽命核素加速、溫稠密物質等溫加熱等重要物理難題的解決提供新的方案。，將為科學前沿領域及新興交叉學科的迅猛發展帶來新的機遇。 馬文君研究員為論文第一作者與通訊作者。顏學慶教授與韓國基礎科學研究所的Nam，Chang Hee教授為共同通訊作者。論文主要作者還包括陳佳洱院士、賀賢土院士、M. Zepf教授, J. Schreiber教授, Kim, I Jong教授、林晨研究員、盧海洋研究員和余金清博士等。該項目得到國家重大科技基礎設施培育項目（2017ZF22）、科技部重大儀器專項、自然科學基金重點項目、核物理與核技術國家重點實驗室和北京市卓越青年科學家等項目的支持。 相關文章鏈接如下：Phys. Rev. Lett. 122, 014803 （2019）https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.014803Phys. Rev. Lett. 115, 064801 (2015)https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.064801

本發明公開了一種混合動力公交車在線自學習能量管理方法，該方法首先根據出廠時設置的初始能量管理策略控制發動機和電動機的轉矩分配，隨著公交車在固定路線上的運行，獲得初始策略對應的動作值函數后，可以從該動作值函數出發，通過公交車在道路上的往復運行，在線、自主地學習適合于公交車運行路況的能量管理策略；本發明充分利用混合動力公交車在同一路線上往復運行的特點，采用自學習的方法來獲得適用于公交車運行路況的能量管理策略，具有能源分配合理、燃油經濟性高、尾氣排放少、魯棒性好、節能環保的特點。

本發明公開了一種基于納米壓電纖維的柔性能量捕獲器件及其 制備方法。所述器件自下而上依次包括：柔性基材、電極層、壓電纖 維層、保護層；所述柔性基材為柔性絕緣塑料薄膜；所述壓電纖維層 為 PVDF 纖維。通過采用柔性基材，采用照相制版工藝制備梳狀電極， 并選擇合適的靜電紡絲參數沉積 PVDF 壓電纖維，無需再對壓電纖維 進行極化，使纖維整齊排列、減小纖維缺陷，能夠簡化納米壓電纖維 能量捕獲器件制備工藝，提高能量轉換效率，尤其是對彎曲運動機械 能的捕獲效果。 

鈣鈦礦太陽能電池制備工藝簡單，成本低廉。近年來，該類太陽能電池因其快速增長的光電轉換效率和逐步提升的器件穩定性，吸引了學術界和產業界的廣泛關注，為光伏領域帶來了新的機遇。然而，由于鈣鈦礦太陽能電池中存在非輻射復合損失，所以目前的光電轉換效率依然低于肖克利-奎塞爾（Shockley-Queisser）理論所定義的極限效率。因此，最大化降低鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失是進一步提升電池器件效率的未來研究重點。 鑒于此，研究團隊基于已有的研究基礎，對“最大化降低鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失”這一論題進行深入探討和系統總結。該綜述文章主要包括以下幾個方面：首先，介紹了鈣鈦礦太陽能電池中非輻射復合的起源，并詳細討論了非輻射復合損失的定量化測試方法；其次，系統總結了在降低非輻射復合損失方面的最近研究進展；再次，依據肖克利-奎塞爾理論，對鈣鈦礦太陽能電池所能夠獲得的最高光電轉換效率進行了科學預測；最后，在展望部分，前瞻性地指出了最大化降低非輻射復合損失的未來努力方向。圖1. 金屬鹵化物鈣鈦礦活性層內的電荷載流子產生與復合動力學機制 在理想的金屬鹵化物鈣鈦礦半導體材料中，所有的光生電子和空穴最終將通過發射光子的方式進行復合（即：輻射復合）。然而，在實際的鈣鈦礦太陽能電池中存在大量的非輻射復合通道（如圖1所示），絕大部分光生載流子將優先通過其他非輻射途徑進行復合（例如，缺陷輔助復合，俄歇復合，界面誘導復合，電聲耦合，帶尾態復合等）。這些非輻射復合損失過程極大降低了電池在穩態下的光生載流子濃度，從而減小了金屬鹵化物鈣鈦礦層中準費米能級劈裂的能級差，最終造成鈣鈦礦太陽能電池較大的電壓損失。因此，最大化降低或抑制這些非輻射復合通道是提升器件開路電壓和光電轉換效率的關鍵。 針對各種非輻射復合通道，該綜述首先介紹了目前量化分析非輻射復合損失的常規測試技術以及測試要點，如圖2所示。圖2. 量化鈣鈦礦薄膜和完整器件中非輻射復合損失的表征技術 隨后，結合當前研究現狀，進一步梳理了近年來在降低非輻射復合損失方面取得的一系列重要進展。值得一提的是，該研究團隊去年在《Science》雜志上報道的基于溶液二次生長方法構建漸變結的策略（如圖3所示），在降低反式鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失方面效果顯著（Science 360, 1442-1446）。此后，一系列研究報道顯示，相似的策略在正式常規結構鈣鈦礦太陽能電池和全無機鈣鈦礦太陽能電池中也可以獲得正向的實驗結果。由此說明，在金屬鹵化物鈣鈦礦半導體材料中構建有效的漸變結對后續降低非輻射復合損失具有非常重要的借鑒價值。圖3. 漸變結鈣鈦礦太陽能電池器件結構和漸變結的時間分辨光譜 此外，該綜述還以當前最高效率的砷化鎵太陽能電池為參照，先假定鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失與砷化鎵太陽能電池的情形一致，再依據肖克利-奎塞爾理論，對鈣鈦礦太陽能電池所能夠獲得的性能參數進行科學預測，進而給出電池器件所能達到的最高光電轉換效率，如圖4所示。圖4. 當鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失與當前最高效率砷化鎵太陽能電池的情況相同時，單結鈣鈦礦太陽能電池可實現的最優器件性能參數 最后，該綜述也指出，目前提升器件性能的兩條主要途徑是最優化光子俘獲和最大化降低非輻射復合損失。如果能將二者進行有效整合，探索更可靠的協同優化策略，這可能會是將器件光電轉換效率提升至接近理論極限的可行方案。為此，綜述也對一些未來的努力方向進行了展望。 總的來說，該綜述為最大程度地降低鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失提供了理論總結，也為開展實驗工作提供了參考借鑒，對進一步提升電池效率，推動該類電池產業化應用有重要意義。

本發明公開了一種基于納米壓電纖維的柔性能量捕獲器件及其制備方法。所述器件自下而上依次包括：柔性基材、電極層、壓電纖維層、保護層；所述柔性基材為柔性絕緣塑料薄膜；所述壓電纖維層為 PVDF 纖維。通過采用柔性基材，采用照相制版工藝制備梳狀電極，并選擇合適的靜電紡絲參數沉積 PVDF 壓電纖維，無需再對壓電纖維進行極化，使纖維整齊排列、減小纖維缺陷，能夠簡化納米壓電纖維能量捕獲器件制備工藝，提高能量轉換效率，尤其是對彎曲運動機械能的捕獲效果。

課題從事納米新能源材料能量轉化的新規律及在高端電池中的應用基礎研究，在金屬-空氣電池、鋰離子電池關鍵材料與技術以及能源清潔高效利用等領域開展工作，制備了一系列的金屬與合金、金屬氧化物、金屬硫化物納米材料以及無機/有機復合材料等，研究了納/微米材料組成、結構、形貌與電極性能之間的關系，考察了材料高效儲能的化學熱力學、動力學等性能，并開展其能量轉換與儲存新規律的探索研究，探討解決提升高能化學電源的容量、功率與壽命的有效途徑。為納米新能源材料的制備、表征及在能源領域的應用打下了基礎。 研究