本研究采用千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统，系统揭示了竹基纤维复合材料在拉弯复合载荷下的静动态力学行为与全场应变演化规律。重点分析了加载速率与预张力梯度对损伤机制的影响，证实高速3D-DIC是复合材料复杂应力场研究的推荐技术手段。1实验背景竹基纤维复合材料（重组竹）凭借优异的比强度与环保特性，已成为建筑结构梁、桥梁及风力发电机叶片等复合结构的理想绿色材料。然而，针对此类复合结构在地震、横风等拉弯组合载荷下的全场变形与失效机理，目前尚缺乏系统性认知。传统点式应变片测量无法捕捉复杂应力状态下的全场应变分布及演化过程。为此，吉林大学研究团队引入千眼狼(Revealer)高速3D-DIC技术，系统研究竹基纤维复合材料在拉弯复合加载下的静动态力学行为，并考察了加载速率和预张力对其力学性能的影响。该系统的应用为复合材料研究DIC系统推荐提供了典型案例。2实验设备实验依托吉林大学自研原位测试平台，核心观测设备为千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统，系统配备2台X213高速摄像机，在1280×1024分辨率下具备13600fps时间分辨率，能够同步精准捕捉试样在拉弯载荷下的表面散斑图像序列。此外，实验台架配置了载荷传感器与激光位移传感器，以同步获取宏观力学参数。图1千眼狼高速3D-DIC系统及原位测试平台3实验方法试样制备采用密度958kg/m3，酚醛树脂含量15~20%的竹基纤维复合材料。为满足高速3D-DIC系统测量需求，试样表面经清洁后喷涂白色底漆，待干透后施加随机分布的黑色散斑，形成高对比度散斑场。实验分三组进行：1-纯轴向拉伸测试，加载速率2、20、200mm/min，各重复5次；2-三点弯曲测试，跨距100mm，压头直径10mm，为预张力为0N的拉弯复合特例；3-拉弯复合测试，加载速率三种、预张力三级：2000N、4000N、6000N，各重复5次。拉弯复合工况下，试样首先通过轴向加载系统施加至目标预张力并保持，随即在跨中（两支座中心位置，最大弯矩区）施加弯曲载荷直至断裂。利用千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统全程记录试样侧面的散斑图像。DIC分析区域覆盖试样工作段的关键变形区，同步获取预张力阶段累计的轴向应变与弯曲过程中逐步叠加的弯曲应变，量化各阶段对总断裂应变的贡献。4实验数据解析全场应变数据是揭示竹基纤维复合材料在拉弯复合工况下损伤演化与断裂机制的核心证据。基于千眼狼高速3D-DIC系统获取的全场应变云图，对预张力及加载速率所引发的应变场分布差异进行解析。4.1拉弯复合工况下预张力梯度对全场应变演化的影响图2记录了加载速率2mm/min条件下，千眼狼高速3D-DIC系统记录的竹基纤维复合材料在四级预张力（0N、2000N、4000N、6000N）作用下的全场轴向应变演化序列，每级预张力均包含试验初始阶段（I）至断裂前夕（III）的应变场变化。预张力0N：阶段I，跨中受拉侧出现微弱轴向拉伸应变萌芽；阶段II，受拉侧应变集中带沿纤维纵向呈条带状逐步扩展，应变分布与加载方向近乎平行；阶段III，断裂前夕，纵向累积应变已足以触发多处界面分层与基体开裂。预张力2000N：阶段I，试样全域预存明显的均匀拉伸应变背景；阶段II，弯曲附加应变在跨中区域引起的集中效应叠加于预存应变场之上，但集中区的纵向延伸范围收窄；阶段III，高应变区域限定于跨中一条更紧凑的窄带内，表明预张力预先消耗了基体与界面的部分变形容量，限制了弯曲损伤沿纵向的进一步扩展空间。预张力4000N：阶段I，预存应变水平已处于较高状态；阶段II，弯曲附加应变的空间局域化趋势更为显著，应变集中几乎锁定于跨中极小区域；阶段III，高幅值应变带的空间范围较2000N工况进一步缩窄，应变梯度在窄带边缘急剧下降。预张力6000N：阶段I，全场应变云图呈现极高的预存应变背景。阶段II与阶段III的图像显示，弯曲附加应变被约束在跨中一条狭窄的条带内。这种高度局域化的应变分布模式，定量揭示了预张力达6000N时断裂挠度骤降、弯曲模量倍增以及材料由韧性向脆性转变的力学现象，即预存应变场实质上充当了硬化限域的角色，使弯曲变形容量在加载初期即被大量预支。图2竹基纤维复合材料在2mm/min拉弯复合试验下的全场轴向拉伸应变演化云图。（a-b-c-d对应预张力0-2000-4000-6000N，I-II-III对应实验初始阶段、中间阶段、断裂前夕）4.2轴向拉伸工况下全场应变演化与损伤局部化进程图3展示了纯轴向拉伸工况，由千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统按时间序列（I~V）记录的全场纵向应变演化云图，完整呈现了从均匀变形到应变局部化萌生、加剧直至临界断裂带贯通的完整损伤链条。阶段I：拉伸加载的初期，全场纵向应变云图呈现近似均匀的低幅值分布，表明竹基纤维复合材料沿纤维纵向表现出良好的均质变形特征，纤维束与树脂基体协同承载。阶段II：拉伸载荷增加，全场应变幅值提高，但分布仍相对均匀，未出现明显应变集中。阶段III：出现若干离散的微应变集中点，分布位置与竹纤维束排列的局部不均匀性及树脂富集区等微观缺陷密切相关，损伤由均匀变形过渡至应变局部化萌生。阶段IV：多个应变局部集中点形成沿横截面方向的应变局部化带，材料内部应力开始向损伤带重分配。阶段V：断裂前夕，主导应变局部化带已完全贯通试样横截面，带内应变幅值急剧攀升至极限，带外区域的应变则趋于停滞甚至出现弹性卸载回缩，标志宏观裂纹即将触发。图3竹基纤维复合材料在轴向拉伸工况下的全场纵向应变演化云图（I-初始均匀变形II-应变整体抬升III-应变局部化萌生IV-局部化加剧V-临界断裂带贯通）5实验结论本研究通过千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统，深入揭示了竹基纤维复合材料在拉弯复合加载下的静动态力学行为机制，主要结论如下：I.加载速率的增加促使竹基纤维复合材料从分层破坏向纤维断裂转变，提升了最大弯曲载荷与耗散能。高速3D-DIC系统捕捉的应变局部化特征为该转变提供了可视化数据支撑。II.预张力的增加通过施加预存应力场，有效提高了最大弯曲载荷与有效弯曲模量，但同时降低了断裂挠度与总断裂应变，使断裂位置趋于随机、失效模式由韧性向脆性转变。高速3D-DIC的全场应变云图揭示了预张力对应变局域化程度的调控作用。III.千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统凭借非接触全场测量、动态瞬态捕获、多阶段应变演化可视化三大优势，可分层级定量解析不同预张力下拉弯复合应变场演化机制，同时精细化划分并表征轴向拉伸五阶段损伤演化规律。本研究证实，千眼狼(Revealer)高速3D-DIC系统在复合材料复杂应力场演化、风险体积量化及失效预测中具有不可替代的作用，为竹基纤维复合材料适配的建筑梁、桥梁、风电叶片等工程构件的安全性评估提供了可靠的技术支撑与数据依据。

无人机复合材料旋翼在3Hz气动-离心耦合载荷下的全场动态应变与三维位移使用千眼狼(Revealer)数字图像相关(DIC)系统非接触测量。1实验背景无人机旋翼服役期间，周期性气动载荷与离心载荷的耦合作用易引发疲劳失效，典型工况中，旋翼以3Hz频率完成挥舞–摆振复合运动，叶根等关键连接区域的应变幅值可达数千微应变，长期循环载荷会导致复合材料分层、裂纹萌生，直接影响飞行安全与整机寿命。以常规电阻应变片为代表的传统测量手段仅能实现单点数据采集，难以覆盖大跨度、大扭转变形区域，无法反映真实的多维变形场与应变梯度；常规光学测量受工作距离、视场、畸变与光照条件限制，难以在近距离下实现高精度全场测量。为突破上述瓶颈，本实验引入基于数字图像相关(DIC)的双相机立体视觉测量系统，以非接触方式获取旋翼疲劳加载过程中的高分辨率全场应变场与三维位移场。2实验设备本实验采用千眼狼(Revealer)三维数字图像相关(3DDIC)光学测量系统，核心硬件与配套装置如下：工业相机：分辨率4096×3000，采集帧率20fps，满足旋翼动态变形的高分辨率与时间同步需求。成像镜头：17-50mm变焦镜头，适配短工作距离下300mm×400mm视场覆盖，配合小光圈扩大景深，保证全行程清晰成像。照明系统：与相机帧率同步的闪光光源，搭配哑光散斑制样方案，消除复合材料表面高光与阴影干扰。机械固定装置与加载设备：三自由度可调云台组件，用于提升相机姿态调节精度与系统抗振稳定性，保障双目立体标定精度；三轴作动器疲劳试验机，用于提供3Hz周期性循环载荷，模拟旋翼挥舞–摆振复合载荷工况。数字图像相关DIC软件RVM：支持智能标定，亚像素匹配，三维位移重建，拉格朗日应变计算、时程分析与云图生成功能。图1千眼狼(Revealer)三维数字图像相关(3DDIC)光学测量系统示意图3实验方法实验采用三维数字图像相关(3DDIC)非接触测量方法，基于双目立体视觉，通过序列图像相关计算实现全场变形量化。首先对无人机旋翼表面进行散斑制备，喷涂白色哑光底漆并粘贴随机散斑贴纸，构建均匀稳定的散斑场。随后通过数字图像相关DIC软件RVM完成双目相机立体标定，获取相机内外参数与畸变系数，建立统一测量坐标系。正式采集阶段，疲劳试验机以3Hz频率施加模拟气动与离心耦合的循环载荷，同步触发双相机以20fps连续记录序列图像。导入DIC分析软件RVM，经畸变校正、图像滤波、亚像素级相关匹配与三维重建，得到全场三维位移场，基于位移场进一步计算拉格朗日主应变场，沿旋翼展向（叶根→叶尖）与弦向（前缘→后缘）开展定量时程分析与云图可视化。4实验序列图像数据解析4.1应变场解析由千眼狼(Revealer)DIC软件RVM处理序列图像，得到旋翼表面拉格朗日主应变（E1）时空分布特征。沿旋翼展向，主应变幅值由叶尖向叶根逐步衰减，叶尖区域主应变幅值约295με，时程曲线呈标准正弦周期特征；向叶根过渡过程中，波形逐渐由单一正弦转变为大小峰交错的周期形态，叶根区域幅值降至约90με，体现根部刚性约束对变形与应力水平的显著抑制作用。沿弦向，各截面主应变时程均呈近似正弦周期变化，幅值存在明显差异：叶片中部区域应变幅值最大，约299με；前缘区域次之；后缘区域幅值最小，仅约81με，揭示弦向结构刚度与载荷传递的非均匀分布特性。全场应变云图清晰呈现叶根与桨毂连接区的应变集中特征，为疲劳薄弱部位识别提供直接依据。图2旋翼表面拉格朗日第一主应变（E1）分析，上图为展向主应变云图与时程曲线，下图为弦向主应变云图与时程曲线4.2位移场解析经千眼狼（Revealer）DIC软件RVM三维重建得到旋翼全场三维合位移场，变形规律与应变场高度耦合。沿展向，合位移幅值由叶尖向叶根单调递减，叶尖合位移幅值约0.644mm，叶根处降至约0.457mm，符合悬臂结构典型变形规律，位移时程曲线呈稳定正弦形态，与3Hz加载频率严格同步。沿弦向，位移从前缘至后缘呈连续梯度递减，前缘合位移幅值约0.656mm，后缘约0.486mm，全弦向位移曲线形态一致、相位同步，表明旋翼在试验载荷下以整体协同变形为主，无明显局部畸变或不协调变形。位移场结果精准表征了疲劳载荷下旋翼三维变形模态，为动力学建模与刚度校核提供实测边界条件。图3旋翼表面合位移分析，上图为展向合位移云图与时程曲线，下图为弦向合位移云图与时程曲线5实验结论I.本实验依托三维DIC系统（含双目相机与专用DIC分析软件RVM），成功实现无人机复合材料旋翼在3Hz周期性载荷下非接触、高精度、全场动态应变与位移测量，有效解决传统测量方法单点局限、视场不足、近距离畸变与光照干扰等技术难题。II.旋翼展向主应变由叶尖至叶根显著衰减，波形由正弦逐步过渡为大小峰交错周期形态；弦向以中部应变最大、后缘最小，明确了旋翼刚度分布与应变集中关键区域。三维合位移沿展向、弦向均呈梯度递减规律，位移时程与载荷频率高度同步，变形模态稳定，验证结构在试验载荷下的变形协调性。III.使用千眼狼(Revealer)DIC系统获取的全场应变云图、位移演化曲线及载荷–变形耦合数据，可用于无人机旋翼结构优化、疲劳寿命预测、有限元模型修正，为航空复合材料旋转部件疲劳性能研究提供可靠实验方法与数据支撑。千眼狼(Revealer)DIC系统凭借其出色的成像精度、软件分析能力和针对复杂旋翼工况的适应性，成为无人机旋翼、风力发电机组叶片、航空航天结构件等领域疲劳测试与结构动力学分析的优选技术方案。

近日，北京理工大学集成电路与电子学院柔性电子器件与智造研究所沈国震、王卓然团队，在国际顶级期刊《NatureElectronics》发表题为“Asymmetry-reconfigurablephotodiodeforsensingandcomputing”的研究论文。该研究创新性提出对称性可重构光电二极管(SRPD)，成功实现传感与计算双模式协同运行，并完成透射成像、神经形态眼机交互两大场景的系统验证，为低功耗边缘视觉智能系统的发展提供了全新器件解决方案。随着微型机器人、可穿戴电子、智能终端等边缘设备的快速迭代，视觉系统对低功耗、高集成度与实时处理能力提出了更高要求。传统“图像传感-模数转换-图像处理”的分离式架构通用性强，但在信号转换、数据传输与存储计算环节能耗过高，难以满足边缘场景下的超低功耗需求。传感器内计算(PIS)是破解这一难题的关键技术路径，但其发展仍受限于器件机理不完善、规模化集成能力不足、复杂场景适应性差等核心瓶颈。针对上述挑战，研究团队基于I‑V‑VI族半导体AgBiS₂，设计并构筑了对称性可重构光电二极管(symmetry-reconfigurablephotodiode,SRPD)。器件初始状态具备对称的金属-半导体肖特基势垒，工作于传感模式，可实现紫外至短波红外的宽谱透射成像;在电压脉冲激励下，AgBiS₂中的银离子可在局域电场作用下发生可逆迁移，调控单侧肖特基势垒高度并打破器件对称性。在非对称模式下，该器件可实现非易失、双极性光响应权重调制，具备52级以上可分辨权重状态，权重保持时间超2000秒，经10000次双极循环切换仍保持优异稳定性，最小有效编程脉宽低至100纳秒。该器件采用简洁的双端结构，与薄膜晶体管(TFT)读出电路高度兼容，为阵列化集成与系统扩展提供了坚实基础。团队已在64×64TFT芯片上实现单片集成，构建出高透光率图像传感器，成功完成硅片、油墨等目标的红外透成像;并进一步实现与MOSFET兼容集成，验证了其与硅基读出电路适配的工程化潜力。依托光电流原位计算特性，研究团队成功实现图像边缘提取、图像锐化等卷积运算，并构建人工神经网络分类器件，证实了其在传感器内信息预处理与并行模拟计算中的突出优势。在系统应用层面，该器件被成功拓展至神经形态眼机交互领域：通过混合卷积神经网络实现眼动方向高精度识别，并完成基于实时眼动追踪的机械手联动与无人机跟随控制演示，充分验证了其在低功耗人机交互、沉浸式控制与边缘智能系统中的广阔应用前景。该论文的第一完成单位为北京理工大学。集成电路与电子学院沈国震教授、王卓然教授、香港科技大学范智勇教授为通讯作者，集成电路与电子学院博士研究生苗雨、博士后冉文浩、中山大学卫斌副教授、王卓然教授为论文共同第一作者。论文详情：YuMiao+,WenhaoRan+,BinWei+,ZhuoranWang+*,ShukunLi,QingtingDing,XiujieGao,ZinanZhang,ChengyouWang,ShengqiangZhang,GuozhenShen*,ZhiyongFan*.Asymmetry-reconfigurablephotodiodeforsensingandcomputing.NatureElectronics,2026.DOI:10.1038/s41928-026-01617-0.

在科学研究与工业探测的深水区，人类对未知世界的感知边界，往往由观测仪器的极限所决定。正如光学工程先驱王大珩所言：“一代仪器，一代科技，仪器是认识世界的工具。”在刚刚开幕的2026世界品牌莫干山大会上，合肥中科君达视界技术股份有限公司（中科视界）携其旗下品牌“千眼狼”最新发布的Qbit4610单光子级科学相机亮相，向业界展示了中国在高端视觉感知与测量技术领域的底层突破。图1莫干山大会现场sCMOS科学相机的核心使命在极度弱光、高速动态与宽动态范围的苛刻物理场景中，传统的图像采集设备往往面临信号被噪声淹没的困境。科学相机的核心使命并非普通摄影，而是要在极限条件下，无损、线性、高信噪比地记录光信号的强度与空间分布。衡量一款科学相机主要取决于三大关键指标：灵敏度、读出噪声与暗电流。在微光乃至单光子量级的探测中，读出噪声和热激发产生的暗电流是制约信噪比的绝对瓶颈。长期以来，在高端科学相机特别是sCMOS相机领域，极低噪声读出技术与先进背照式工艺的壁垒，导致高端科学相机市场长期由海外品牌主导。图2千眼狼科学相机首席产品专家秦少谦博士做Qbit4610推介Qbit4610：国产sCMOS相机的极限跨越与严谨验证作为此次大会推介的焦点，千眼狼(Revealer)Qbit4610sCMOS相机在底层传感器工艺与顶层架构上均实现了向全球顶级水平的跨越。该款sCMOS相机采用全新一代BSI先进工艺CMOS图像传感器（图3），量子效率（QE）高达85%，配合0.3e-（rms）的超低读出噪声与低至0.009e-/p/s的极低暗电流，真正触及了单光子级探测极限。在4.6μm小像元尺寸与4096×2304的高分辨率下，Qbit4610仍能实现120fps的满幅采集速度与20Gb/s的数据带宽，这得益于其双增益高动态范围像素设计与多通道并行高速读出架构的深度协同。图3Qbit4610BSI图像传感器采用双增益高动态范围像素设计，面向弱光成像优化极致参数的背后是严谨的工程验证体系。研发过程中，千眼狼引入了结构热仿真、有限元分析与电路SI仿真三大仿真技术（图4），确保精密传感器在复杂热环境下的稳定性与高速信号的无损传输。同时，Qbit4610采用量子极限探测电子学与真空级密封腔设计，并严格执行EMVA1288国际图像标准。这种从底层物理建模到顶层标准遵循的闭环，筑牢了国产sCMOS相机跻身全球顶级阵营的技术根基。图4Qbit4610基于结构热仿真、有限元分析、电路SI仿真的有效性验证拓展认知边界：从量子物理到深空探测仪器的价值，最终体现在对未知世界的解析力度上。Qbit4610sCMOS相机凭借其单光子级探测能力，正在为多个前沿科学领域提供关键的工具支撑：在生命科学领域，无论是超分辨显微镜、宽场荧光显微镜，还是光片与共聚焦显微镜，极低噪声的sCMOS相机能够在极弱荧光激发下捕捉细胞动态，最大限度降低光毒性对活体的损伤；在量子物理研究中，其对单光子信号的精准响应，为量子态的观测与表征提供了可能（图5）；在深空探测与天文观测中，面对数亿光年外的微弱星体辐射与空间碎片追踪，高QE与低噪声成为了看清宇宙深处的“夜视眼”；而在光谱探测领域，配合C-T光栅或中阶梯光栅光谱仪，Qbit4610能够实现极高精度的时间分辨与光谱分辨分析。图5千眼狼(Revealer)Qbit4610研究量子物理结语《面向2035年的国家科学仪器技术发展路线图》指出，谁能在科学仪器上率先取得突破，谁就能在科学研究上占据先发优势。千眼狼Qbit4610sCMOS相机的问世，不仅是国产高端科学仪器在单光子探测领域的一次硬核亮剑，更是中国视觉感知技术从“跟随”向“定义极限”转变的缩影。“让科研更高效，开创无限可能。”作为一家专注于视觉感知和测量技术的科学仪器公司，中科视界正以千眼狼品牌为载体，将极致的工程追求注入新一代产品中，让人类与人造智能体得以更好的感知世界。

在汽车安全研发体系中，整车碰撞测试是验证车身结构、约束系统与被动安全性能的核心环节。精准捕捉毫秒级结构形变、气囊点爆及假人运动轨迹，普通摄像设备难以胜任，须选用专为极端测试环境打造的工业级高速摄像机。一、为什么汽车碰撞测试首选5MP@3600fps高速摄像机？传统碰撞测试成像面临两难困境：要么选择高帧率2000fps以上但接受低分辨率，要么追求4K高清但只能忍受500fps以下低速。对于整车碰撞而言，二者都非最优解。500万像素（2560×2016）@3600fps是行业公认的黄金参数，同时满足三个核心需求：●500万像素空间分辨率足够清晰可追踪假人标识点、部件裂纹、材料失效细节●时间分辨率可完美定格气囊点爆、玻璃飞溅等瞬态事件●性能参数可兼顾整车视野与局部特写分析，覆盖全场景碰撞测试需求二、实车验证：全球最大的汽车安全试验室实测表现千眼狼(Revealer)G536Pro高速摄像机在一项全球最大汽车安全中心实车碰撞测试中，被用于全程记录一款新款SUV的碰撞安全性能，面对两大典型严苛工况，G536Pro表现出极高的可靠性：1.18°斜正面碰撞：精准捕捉车身扭转、侧向位移与结构受力变化。2.高速追尾碰撞：记录座椅靠背变形、鞭打防护、后部吸能区溃缩形变过程。三、实测核心优势，工程师为何推荐千眼狼G536Pro1.极端冲击下的“零丢帧“稳定性碰撞瞬间伴随巨大冲击波和碎片飞溅，尽管遭受高加速度冲击，G536Pro高速摄像机凭借一体化抗振结构，始终保持多机完美同步和画面稳定。2.高动态范围，强光暗部均清晰起爆瞬间气囊发生器产生强光，金属断裂会产生火花，普通高速摄像机会在此处严重过曝，而车厢暗部的假人细节则难以分辨。G536Pro的高动态范围技术，可完美平衡强光、火花和乘员舱的阴影，让亮部不过曝、暗部不欠曝，所有细节同时保留。3.广播级色彩，精准还原材料失效状态G536Pro搭载了先进的ISP图像处理引擎，支持自动白平衡与色彩校正。碰撞测试中，G536Pro提供了逼真的色彩还原度，真实还原材料断裂、结构失效的色彩与纹理，为工程师准确分析复合材料或金属件损伤提供可靠依据。四、汽车碰撞高速摄像机G536Pro其他专业功能速览除成像性能外，G536Pro集成了多项专为汽车碰撞试验设计的实用功能，提升测试效率：1.μs级多机同步：G536Pro内置IRIG-B接口，支持B码授时，确保架设于不同观测位置的多台高速摄像机实现μs级时间对齐。2.便携无线控制：G536Pro可选配Wi-Fi功能，工程师可通过手机、电脑等移动端上的网页浏览器登录进入相机，无需网线连接，即可对相机进行采集控制，部署更加灵活。3.电动镜头与远程对焦：G536ProEF卡口，支持电动镜头，可实现远程电动对焦与光圈调节，工程师们无需奔波于各个架设位手动调焦，既安全又高效。4.实时SDI交互：G536Pro配备2路SDI接口，一路支持实时画面显示，一路支持实时画面播放和已录制视频的回放。可外接监视器进行现场即时分析。五、推荐结论：千眼狼G536Pro，现代汽车碰撞测试的优选配置在投入数百万的整车碰撞测试中，使用性能不足的摄像设备引发的丢帧、过曝、动态范围不足、画面失真会导致试验报废、数据失效，造成巨大损失。经全球顶级安全中心实车验证，千眼狼(Revealer)G536Pro高速摄像机以5MP@3600fps的黄金参数，结合极端稳定性、广播级色彩、高动态范围，证明其已成为现代安全验证的优选配置。其专业易用的功能可有效提升试验效率，是提升碰撞测试数据捕获质量与效率的值得信赖的选择。

近日，西安交通大学前沿科学技术研究院何刚教授团队围绕光电功能界面与电子传输调控开展系统研究，在光催化、规模化储能与智能传感等方向形成系列原创成果。聚焦紫精类功能分子的结构设计与界面耦合机制，近期两项工作分别从“离子—电子耦合调控”和“界面定向电子传输”两个层面，进一步拓展了紫精基功能材料在类脑计算与太阳能转化领域的应用潜力，也为发展低功耗智能器件与高稳定性能源催化体系提供了新的研究思路。相关成果均发表于国际化学领域权威期刊AngewandteChemieInternationalEdition，展现了团队在紫精基功能分子设计、离子/电子耦合调控及界面电子传输机制等方面的持续创新能力。在有机电化学神经形态器件方向，团队聚焦神经形态计算中低功耗“存算一体”器件的发展需求，针对传统电化学离子门控器件在低电压工作条件下稳定性、可重复性与长期循环耐久性不足等问题，提出了基于分子工程与离子/电子协同调控的新策略。研究团队在紫精骨架中引入噻吩单元，构筑了噻吩紫精(thienoviologen)体系，并开发出高性能电化学神经形态器件(ElectrochemicalNeuromorphicDevice)。该分子设计有效调控了材料电子结构与电化学活性，降低了能隙，并增强了可逆氧化还原及自由基相关过程的稳定性，使器件能够在低电压条件下实现连续可调的电导响应与可靠离子门控调制。器件在±1V范围内即可实现稳定模拟突触行为，脉冲循环寿命达到十万次量级，并进一步实现了脉冲时序依赖可塑性(STDP)、联想学习电路以及NAND、XOR等双端逻辑运算，展现出“学习—计算”一体化的应用潜力。在卷积神经网络图像识别等任务中，该器件作为模拟突触权重表现出良好的识别准确率与鲁棒性，为紫精基有机材料在低功耗类脑计算与智能电子器件中的应用提供了新路径。相关成果以BioinspiredHigh-PerformanceNeuromorphicDevicesEnabledbyThienoviologen-BasedElectrochemicalIonGating(《基于噻吩紫精电化学离子门控的仿生高性能神经形态器件》)为题发表于AngewandteChemieInternationalEdition(《德国应用化学》)，并入选Frontispiece。前沿院博士研究生孙思宇、副教授张越巘为共同第一作者，何刚教授为通讯作者。与此同时，在紫精基光催化方向，团队针对传统光催化体系中光生载流子复合严重、界面电子传输效率低以及结构稳定性不足等关键问题，提出“平行界面工程”新策略，通过构筑硒紫精电子介体与单原子Pt/缺陷g-C3N4之间的双共价平行界面，建立稳定高效的定向电子传输通道，实现了界面电子流的精准调控。研究表明，该平行界面结构显著增强了界面电子耦合与电荷分离效率，促进光生电子快速迁移至催化位点。超快光谱与理论计算结果共同证实，该“电子天桥”结构将正向电子转移速率提升至0.043L·g-1·s-1，电荷分离寿命延长至7998.8ps。在可见光条件下，体系实现了3231.9μmol·h-1·g-1的产氢速率以及1390.6μmol·h-1·g-1的苄胺氧化速率，在连续144小时循环测试后仍保持92%的初始产氢活性，表现出优异的结构稳定性与循环耐久性。该工作系统比较了静电连接、单边共价连接与双共价平行连接等不同界面构筑模式，结合界面调控、电子介体构筑与单原子催化，为解决光催化体系中界面电子传输效率低与结构易失稳等问题提供了新的分子设计思路。相关成果以ParallelInterfaceEngineeringofSingle-AtomPt/g-C3N4andSelenoviologenforDurablePhotocatalysisviaEfficientDirectionalElectronFlow(《单原子Pt/g-C3N4与含硒紫精的平行界面工程：通过高效定向电子传输实现稳定光催化》)为题发表于AngewandteChemieInternationalEdition(《德国应用化学》)。前沿院博士研究生张朝光为论文第一作者，何刚教授、李国平副教授为共同通讯作者。相关研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、西安交通大学自主创新能力提升项目、中央高校基本科研业务费、博士后科学基金以及西安交通大学分析测试共享中心、高性能计算平台等支持。

近日，晶体材料全国重点实验室于浩海、梁飞教授团队在声子耦合激光晶体和黄光激光技术领域取得重要进展，提出了热驱动声子调控激光设计策略，发明了高集成声子耦合激光倍频技术，首次在Nd:YAG晶体中实现了575.5–583nm连续波黄光激光，为解决全固态激光“黄光鸿沟”难题提供了简单可行的方案，具有重要的科学意义和实用价值。相关研究成果以“PhononengineeringinNd3+-dopedgarnetlasers:fillingtheyellowgapandboostingfluorochromeexcitation”为题，在线发表于国际期刊AdvancedPhotonics(IF：18.8)。论文第一作者为山东大学2022级博士研究生郝鸿，通讯作者为梁飞教授、于浩海教授和张怀金教授，山东大学为独立完成单位。570–590nm黄光激光位于人眼视觉敏感区，在医疗诊断、天文观测和精密仪器等领域具有重要应用价值。基于“激光辐射+非线性倍频”方案，绿光和紫外激光已基本满足需求，实现产业化。但受限于钕离子(Nd³⁺)和镱离子(Yb3+)掺杂晶体的本征电子能级，商品化激光晶体在1140–1180nm光谱范围内缺乏高效电子跃迁，无法通过倍频实现黄光激光，被学界公认为“黄光鸿沟”。为了获得黄光激光，通常采用非线性和频、受激拉曼等技术，需要多种不同功能的晶体协同工作，导致激光器装置复杂、调节困难，限制了产业化应用。因此，探索一种简单高效的新型激光辐射原理，简化黄光激光产生方案，具有重要意义。本工作从固体物理和激光物理的基本原理出发，提出了一种声子耦合激光设计策略，通过调控电子跃迁与晶格振动的耦合效应，实现新波长激光。以商品化的Nd:YAG晶体为例，Nd3+离子占据具有D2对称性的Y3+位点，理论上允许电子跃迁与所有对称性的声子模式发生耦合，从而改变能量传递过程。当热激发提供充足的声子时，处于激光上能级底部的电子可吸收声子能量跃迁至更高的声子能级，然后向下跃迁并辐射出新频率光子，从而实现波长拓展。基于该原理，研究团队首次在Nd:YAG晶体中实现连续波黄光激光，波长575.5-583nm，填补了全固态激光“黄光鸿沟”。利用晶格振动与温度正相关的特点，黄光激光表现出反常的温度特性，在高温下输出功率不降反升，最高功率达到75mW，满足了流式细胞检测的应用需求。测试结果表明，同等功率583nm黄光激光对AF-594荧光染料的激发效率相比绿光激光器显著提升。声子耦合黄光激光技术仅需一块激光晶体和一块倍频晶体，与商品化532nm绿光激光器的设计方案完全相同，极大简化了谐振腔结构，为研制高集成黄光激光器提供了技术支撑，具有重要的实用价值。相关研究工作得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、山东大学杰出中青年学者和晶体材料全国重点实验室的资助和支持。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所光电前沿交叉部王俊研究员团队在Nd:YAG激光陶瓷离子切片及其片上放大器的研究方面取得进展。相关研究成果以“IonslicingofNd:YAGLaserceramicsonsapphireplatformanditswaveguideamplifierdesignat1064nm”为题发表于Materials&Design。亚微米级固体激光增益薄膜制备是实现高功率片上光放大的关键路径，通过将掺杂稀土增益离子的体材料与SmartCut(离子万能刀或离子切片)技术结合有望实现薄膜性能的突破。研究团队首次将离子切片技术应用于Nd:YAG激光陶瓷，系统揭示了晶界在退火过程应力释放中的双重机制。实验表明，550–850℃低温段，氦离子沿晶界富集形成气泡引发晶粒崩落;850℃以上氦气获得足够动能穿越晶界，激活膜层整体剥离。据此提出400℃预退火结合900℃快速退火的梯度策略，通过预退火提前释放晶粒崩落所需的内应力，使得高温阶段膜层整体剥离成为主导机制，成功实现915nm厚、横向数百微米的陶瓷薄膜向蓝宝石衬底的可控转移。研究人员进一步利用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)及光致发光(PL)光谱对转移后薄膜进行系统表征。TEM图像显示，薄膜与衬底界面清晰锐利，未引入位错或非晶相;AFM测得表面粗糙度约2.5nm;PL光谱证实1064nm主发射峰位及强度与块体陶瓷高度一致，充分展示了离子切片工艺的无损特性及其在器件制备中的可行性。基于该Nd:YAG陶瓷-蓝宝石异质集成平台，团队设计并优化了Si3N4波导放大器结构。通过有限元方法仿真调控波导宽度、高度及增益层厚度，使808nm泵浦光与1064nm信号光的TM模式限制因子分别达到35.16%和38.51%。仿真结果表明，在12cm波导长度及160mW泵浦功率下，器件可在1064nm处获得约25dB峰值内增益。该工作首次验证了离子切片技术制备陶瓷增益薄膜的可行性，揭示了晶界介导的应力释放双路径机制，为激光陶瓷材料的片上集成与高性能波导放大器设计提供了新的技术路径。

5月6日，林洋能源发布公告，确认公司成为国家电网有限公司2026年营销项目第一次计量设备公开招标采购的推荐中标候选人，预中标合计10个标包，对应设备总数量达76.64万台，预计中标总金额约2.2亿元。本次预中标是公司在智能电网计量领域的又一重大突破，将对2026年经营业绩形成显著正向贡献，同时进一步巩固其行业地位。本次招标由国家电网有限公司发起，国网物资有限公司担任招标代理机构，招标编号为0711-26OTL03622006，覆盖A级单相智能电能表、B级三相智能电能表等七大分标品类。林洋能源本次预中标10个标包，合计76.64万台设备，预计中标金额2.2亿元，占本次国网首批计量设备招标总规模(77.3亿元)的约2.8%。其中，其中：第一分标预中标数量62万台;第二分标预中标数量10万台;第三分标预中标数量1.4万台;第六分标预中标数量0.83万台;第七分标预中标数量2.41万台。目前，该项目中标公示期尚未结束，林洋能源尚未收到正式中标通知书，项目交货时间将根据各地网省公司实际合同需求确定，项目最终落地及对业绩的影响仍存在一定不确定性。林洋能源成立于1995年，深耕智能电网、储能、新能源三大核心领域，为全球客户提供智能配用电产品、储能系统集成及清洁能源解决方案。在智能计量领域，公司是国内智能电表头部企业，年产能达4000万台电能表及电力智能终端，产品覆盖全国并出口至全球30多个国家和地区，2024年国内国网中标金额同比增长超40%，海外市场累计订单超18亿元，稳居行业前列。依托数字化、智能化制造基地，林洋能源具备高效的柔性生产能力，可快速响应国家电网大规模、高标准的设备采购需求，本次预中标充分体现了国网对公司产品质量、技术实力及交付能力的高度认可。国家电网2026年首批计量设备招标以432个标包、3529万只设备、77.3亿元总投资的规模创下近年新高，相较2025年首批招标规模近乎翻番，核心驱动力来自电网智能化转型与配网升级改造需求。本次招标呈现“量价齐升、头部集中”特征，异常报价审查、不平衡报价惩罚等规则优化，推动行业告别低价内卷，进入技术主导、优质企业受益的高质量发展阶段。作为智能计量领域头部企业，林洋能源凭借技术、产能、品牌三重优势，持续受益于国网采购扩容与行业格局优化，本次预中标将进一步提升公司在国网供应链中的份额，强化核心盈利能力。本次预中标金额约2.2亿元，占公司2025年营业总收入(48.76亿元)的约4.5%，若项目顺利落地，将对2026年营收与利润形成显著增量贡献。

梯度磁场对抗磁/顺磁气体射流的流场重构机制，采用千眼狼(Revealer)高频PIV系统定量研究。1.实验背景在燃烧、流体力学与磁场耦合的多物理场体系中，梯度磁场通过Kelvin力非接触调控流体，进而改变火焰形态与燃烧稳定性。然而，火焰在磁场下的行为受热梯度、组分浓度、磁作用力等多重因素叠加影响，传统研究难以从机理上剥离单一物理因素的影响。为探究磁场效应的本征流体动力学机制，东南大学科研团队聚焦不同磁性与密度气体的非反应射流过程，引入千眼狼(Revealer)高频PIV系统作为核心诊断手段，精确量化微弱流场扰动与复杂的局部回流特征，为磁空气动力学机理分析、CFD数值模型验证与理论模型构建提供关键实验支撑。2.实验设备实验设备由气体射流与梯度磁场发生系统、高频PIV系统、纹影可视化系统及氧浓度微测系统构成，实现流场形态、速度分布与组分浓度的多维度同步测量。射流与磁场发生系统：采用高纯N₂、He、Ar、O₂（纯度>99.99%）作为工质，流量经质量流量控制器精确调控；梯度磁场由带有截锥形极帽的电磁铁产生，磁极间隙20mm，通过线圈电流I（0~20A）实现磁场强度与梯度调节。高频PIV系统：本次研究的核心测量设备，由532nm连续激光器、片光源光学组件、千眼狼（Revealer）X213高速摄像机、同步控制器及RFlow后处理软件组成。示踪粒子选用1~2μm二氧化钛粒子，流动跟随性优异；高速摄像机分辨率1280×1024@13600fps，可清晰捕获瞬态流动结构；高速摄像机与激光由同步控制器触发，单工况采集500~1000帧图像，利用千眼狼(Revealer)RFlow软件的互相关算法（窗口32×32像素，重叠率50%）获得瞬时速度场与时间平均速度场。辅助测量设备：纹影系统用于射流整体形态与边界可视化；光纤氧浓度微传感器，实现氧摩尔分数定点测量，与PIV速度场、纹影数据形成多维度验证，形成完整测量证据链。图1实验装置示意图重点包含高频PIV系统3.实验方法实验采用控制变量法，固定射流出口平均速度，通过改变磁场强度I=0、10、15、20A，分别对顺磁性与抗磁性气体射流开展测量。采用千眼狼(Revealer)高频PIV系统获取yz对称面内z方向速度分量分布，捕获射流核心区、剪切掺混区与回流区的瞬态结构；同步使用纹影系统记录射流轮廓、压缩效应与停滞位置；采用氧浓度微传感器标定射流边界与扩散范围。CFD仿真采用与实验一致的边界条件、磁场分布及物性参数计算流场，并与高频PIV系统实测数据逐点比对，验证数值模型可靠性。基于PIV标定的流场信息，建立包含初始动能、粘性力、浮力与Kelvin力的能量守恒方程，实现抗磁性射流高度的定量预测。4.实验数据解析（高频PIV系统可视化测量部分）本部分以高频PIV系统测量结果为核心证据，结合CFD、纹影、氧浓度数据，解析梯度磁场对射流流动的调控机制。4.1高频PIV系统速度场测量结果与CFD对标分析图2为出口速度U=66.31cm/s时，氮气射流在yz平面内z向速度分量的PIV实测速度场结果（左）与CFD模拟速度场结果（右）对比，黑色轮廓线为氧摩尔数为0.1的射流边界。I.I=0A（无磁场）：高频PIV系统清晰呈现典型层流射流结构，中心射流核心速度均匀，周围空气被卷吸，径向逐步扩展。II.I=10A（弱磁场）：高频PIV测得射流核心高度小幅降低，径向扩展受抑制，射流宽度收窄，说明磁场梯度开始对射流产生横向约束。III.I=20A（强磁场）：高频PIV系统捕获到关键瞬态流动特征，电磁铁极帽下方速度场出现负值区。表明顺磁性空气在Kelvin力驱动下向下逆流，与向上运动的抗磁氮气射流动量对冲，导致氮气射流动能耗尽，发生停滞并向下折返，形成与真实火焰行为相似的冷态回流特征。上述高频PIV系统观测到的“磁阻效应”诱导的回流结构，与CFD模拟结果在空间分布与量值上高度匹配，证明高频PIV系统可有效捕捉磁场诱导的弱逆流、低速停滞与边界压缩等细微流场结构。图2氮气射流在I=0、10、20A条件下的高频PIV系统测量的速度场与CFD模拟速度场对比，黑色实线代表氧摩尔分数为0.1的等值线，强磁场下高频PIV系统清晰捕捉到了向下的反向流区域4.2磁场对射流速度场与形态的影响规律高频PIV系统测量结果表明，梯度磁场通过Kelvin力驱动顺磁性空气运动，对抗磁性射流形成约束、顶托与驱赶效应。随磁场强度提升，射流速度衰减加快、核心长度缩短、径向收缩，强磁场下出现停滞与回流。不同密度气体呈现差异化响应：氦气受浮力主导出现射流分裂，氩气因动量大衰减更快，氮气响应稳定可作为基准介质；顺磁性氧气则被磁场富集于高场强区域，以分子扩散为主。4.3射流高度预测与能量守恒机制以高频PIV确定的射流停滞位置为高度基准，结合辅助测量数据建立修正能量守恒方程，可定量预测抗磁性射流高度，计算值与实验值吻合度高。该模型可外推至燃烧场景，表明磁场通过抑制射流、富集氧气实现火焰高度调控，进一步验证高频PIV测量结果可直接支撑燃烧磁调控机理分析与理论模型构建。5.实验结论本研究以千眼狼(Revealer)高频PIV系统为核心定量诊断设备，结合纹影、氧浓度传感器、CFD，系统揭示梯度磁场下抗磁与顺磁气体射流的磁空气动力学规律，关键结论如下：I.高频PIV系统可实现梯度磁场下气体射流瞬态速度场的高时空分辨率测量，定量捕捉射流压缩、速度衰减、停滞与回流等关键特征，为磁场-流体耦合研究提供定量实验数据，是燃烧流场磁场调控研究的核心测量手段。II.梯度磁场通过Kelvin力对抗磁性气体射流产生驱赶与约束作用，随磁场强度提升，射流核心缩短、宽度收窄，强磁场下出现停滞与逆流；顺磁性氧气被磁场富集，以分子扩散为主。III.气体密度通过影响初始动量与浮力做功，决定射流对磁场响应程度。IV.基于高频PIV系统标定数据建立的能量守恒方程，可定量预测抗磁性射流高度，并可外推至燃烧场景，为磁场调控燃烧技术提供实验依据与理论支撑。本研究验证了千眼狼(Revealer)高频PIV系统在磁场-气体-非反应流耦合诊断中的关键价值，其高时间分辨率可解析回流起始的瞬态过程，空间分辨率满足极帽间隙（20mm）内的精细速度场表征。本方法亦可进一步拓展至弱反应预混火焰的磁场效应研究，为磁场调控燃烧、磁流体强化传热等领域提供可复现、可量化的实验方法与测量依据。