图1  KNNS-BNKZ-A_xN_1－xS-Fe陶瓷的电卡温变ΔT 随组分的变化

本文采用传统固相方法制备了无铅的KNN基陶瓷，然后详细研究了不同组分下陶瓷的相结构、压电和电卡性能。作者通过组元选择在该体系中构建出了三方-正交-四方三相共存的相界，得到了很高的压电性能：d₃₃=518—563pC/N，这一高性能超过了很多典型铅基陶瓷。此外，作者首次研究了KNN中三方-正交-四方相界处的电卡性能，并通过组分调控在居里温度处得到了较高的电卡绝热温变值(ΔT>0.6K)，在相同电场下这一性能是KNN基无铅陶瓷中报道的最高值。最终，在该陶瓷中通过相界构建同时实现了高压电和高电卡性能。

无毒环保且稳定的非铅双钙钛矿材料因具有和铅基钙钛矿相似的三维结构，被认为是铅基钙钛矿材料最有前景的替代品之一。本文采用溶液法制备了一种新型非铅双钙钛矿材料Cs₂TeCl₆，利用金刚石对顶砧高压装置和高压原位同步辐射X射线衍射、紫外-可见吸收光谱技术，对其在高压下的晶体结构、光学带隙和电子结构演化进行了深入研究。研究表明，在实验压力范围(0—50.0 GPa)内Cs₂TeCl₆晶体结构并未发生改变，始终保持Fm-3m的结构对称性，表明该样品具有良好的稳定性；Cs₂TeCl₆的体积随压力的增加曲线变化比较平滑，通过三阶Birch-Mumaghan状态方程得到了体弹模量B₀ = (18.77±2.88) GPa；Cs₂TeCl₆为间接带隙半导体，在0—20.0 GPa范围内其光学带隙随着压力的增大逐渐减小，这与高压下八面体[TeCl₆]^2-的收缩相关。完全卸压后，Cs₂TeCl₆恢复到加压前的初始状态。研究结果为深入理解此类材料的晶体结构和光学性质提供科学依据，并为调控其晶格结构、光学带隙及电子结构提供思路。

图1  不同压力下Cs₂TeCl₆的同步辐射XRD光谱

本文研究了一种新型非铅双钙钛矿材料Cs₂TeCl₆在高压下的晶体结构和光学性质。在0—50 GPa范围内，材料维持其结构对称性，未发生结构相变；在0—20 GPa范围内，吸收光谱显示材料的光学带隙随压力增大而减小，结合理论计算，这一变化是由于八面体[TeCl₆]^2-中Te—Cl键长在压力作用下减小而使得材料带隙减小导致的。文章的整体思路清晰，研究方法较为成熟，理论解释合理，实验结果也具有一定的实际意义。

多注相对论速调管放大器向工程化和实用化方向发展，需要进一步提高其工作重频和使用寿命。针对高功率多注相对论速调管放大器在输出腔间隙电子束换能后，会出现电子返流轰击输出腔表面，以及输出腔间隙电场过高产生射频击穿导致输出腔表面出现烧蚀的问题，本文分析了强流相对论电子束在器件中的返流过程，在此基础上设计了四间隙扩展互作用提取结构以避免电子返流和降低间隙电场，并提高器件工作寿命。同时针对高工作频段高过模器件中常规水冷却通道会影响输出微波模式的问题，设计了同轴TEM模-扇形TE₁₀模-同轴TEM模-圆波导TM₀₁模的模式变换结构，模式转换效率大于99.9%，避免了收集极水冷却通道对输出微波模式的影响，以提高器件工作重频。在重频45 Hz工作条件下，实验实现X波段长脉冲GW级高功率微波稳定输出，器件累计运行约10000次，输出微波参数无明显下降。

图1  模式变换结构的S参数曲线

本文围绕影响高重频、长脉冲X波段高功率多注相对论速调管放大器工作稳定性和寿命的技术问题，开展了相关的研究工作。在分析强流相对论电子束返流的基础上，采用四间隙扩展互作用微波提取结构以避免电子返流以及降低间隙电场强度和提高微波提取效率；针对高工作频段过模输出结构，常规水冷却通道会影响输出微波模式的问题，提出了新的模式变换器，解决了高平均功率收集极的冷却问题。论文对发展高波段、高功率多注相对论速调管放大器具有参考价值。

高速流体以一定角度冲击壁面可以简化为斜驻点流动，包括正驻点流动分量和剪切流动分量。以往研究集中在不可压缩的斜驻点流动，本文针对高速可压缩的斜驻点流动模型，给出了新的自相似求解方案。通过与数值结果对比验证，发现该模型能很好地模拟高超声速再附产生的均匀剪切层撞击壁面流动。通过对比流动中能量输运项和做功项的贡献，发现斜驻点流动的剪切分量带来较强的压缩效应和耗散效应，造成流动具有显著的流向对流传热，表现为再附后近壁流体温度迅速升高，最终产生壁面上的高热流值。参数分析表明壁面热流系数与无量纲壁面温度梯度和边界层厚度相关，前者主要受斜驻点剪切分量参数控制，后者与驻点分量参数呈负相关。

图1  高速剪切层撞击壁面形成的斜驻点流动模型

高速流动撞击壁面形成的高热载荷的预测是航天领域关注的前沿问题，也是一个难点。本文针对该问题提出了斜驻点剪切层流动的简化物理模型并给出了相应的数学描述，经过数值验证可以很好地模拟流动中近壁面处的传热过程，也能较准确地预测壁面热流。同时，作者根据简化模型进一步分析了流动中的传热机制。这项工作是对非对称驻点流动传热的理论描述的一个很有特色的贡献，有助于传热机理的认识，其中的处理思路和理论推导也是对经典边界层理论的一个拓展，很有参考和指导意义。

图1  干涉环的形成机制  (a) 超快脉冲激光在实空间的光强分布导致了非线性折射率分布的差异，dn/dr相等的两个光束的出射方向相同，但光程差不同；当光程差是入射波长的整数倍时（如图中所示的A，B 两束光到 M 点），干涉相长，由于透射光束关于光轴的圆对称性，出现亮环；是半整数倍时（如图中所示的C，D 两束光到N 点），干涉相消，出现暗环；(b) 同图1(d)；用n₂ 为2.5×10^-10 cm²∙W^-1时模拟得到的干涉图案，(c)为径向分布；(d)为记录平面里的干涉环

本文利用高能量、超短脉冲激光，研究了GaAs中的非线性效应，观察到了由非线性效应引起的干涉环现象。与以前的结果不同，这个现象是在晶体中观察到的，有很强的创新性。通过理论分析，合理解释了观察到的实验现象。这个工作对加深理解光与物质的相互作用具有重要的科学意义。

《物理学报》2020年第21期全文链接：