基于SnO2薄膜气体传感器的设计与制作（英文）

设计了一种带硅岛结构的基于SnO2薄膜材料的共面式气体传感器.利用有限元工具对传感器进行了稳态热分析,分析结果表明这种传感器在33.84 mW的功耗下最高温度达到400℃,气敏薄膜上温度分布均匀.详细阐述了传感器的制作过程,过程中总共使用4块掩模版用于光刻工艺.采用溶胶-凝胶法制备了SnO2纳米薄膜作为传感器的气敏元件.对传感器进行了气敏测试,实验结果表明该传感器拥有良好的气敏性能,在300℃下对50×10-6到2 000×10-6氢气的灵敏度逐渐递增,反应时间可控制在10 s以内.     

微气体传感器测试系统的恒流配气系统研究

针对恒流混合气体在微气体传感器实验中的重要性,根据道尔顿分压定律和阿马伽定律,采用质量比动态配气法,实现了实验用恒流配气系统.基于NI USB6215系列多功能数据采集卡,以LabVIEW8.5为软件开发平台,设计了恒流配气系统软件控制界面.通过计算机严格控制MFCs流量调节,配比出不同浓度氢气混合气体.气体流量始终保持在1L/min,上下波动不超过10mL/min.分析了气体流量值出现波动的原因,为进一步完善恒流配气系统提供了参考.     

TiC和SiC掺杂MgB2超导体的对比研究

分别制备了8％（质量分数）的TiC和5％（质量分数）的SiC掺杂的MgB2超导块材，并对比分析了这两种掺杂物对MgB2超导块材的性能影响。所有样品均在流动的Ar气保护下在不同退火温度下退火，研究发现TiC掺杂和SiC掺杂的MgB2样品的最优化工艺参数分别是900℃保温1h和720℃保温1h。随后采用XRD和SEM分别对样品进行了相成份和微观结构的分析，并采用PPMS测试了样品的磁滞回线并由Bean模型计算出了样品的临界电流密度。在4．2K，0T下TiC掺杂的五值为1．0×10^5A／cm^2，而10K，0T下SiC掺杂样品的五值为4×100A／cm^2。而且随着外加磁场的增加，SiC掺杂MgB2样品的五值下降得比TiC掺杂的MgB2样品要缓慢很多，这表明了SiC掺杂比TiC掺杂更有利于改善MgB2在高场下的超导电性能。     

采用2D-XRD研究TFA-MOD法制备的Nb5+掺杂YBCO薄膜的形核

通过在YBCO前驱液中掺入Nb5+,在制备的YBCO中发现生成了BYNO纳米颗粒,且BYNO存在着外延和随机2种取向。通过2D-XRD对YBCO/BYNO复合薄膜的形核进行了研究,发现复合薄膜在低温分解时其成分和纯YBCO一致,而在750℃到775℃之间时BYNO开始形核,并且它以外延和随机取向共存。而YBCO的形核则发生在820℃及其保温过程中,且YBCO呈现完全的(00l)取向,BYNO的存在并不会对YBCO的取向造成影响。此外还对形核过程的方程式进行了分析。     

SnO2纳米薄膜氢敏特性的研究

采用溶胶-凝胶法制备了SnO2氢敏纳米薄膜.将0.1和0.05mol/L的SnO2溶胶溶液旋涂在Au叉指电极衬底而制得.通过测量在不同温度下SnO2纳米氢敏薄膜的电阻信号来表征其氢敏特性.当温度为250℃时,试样的灵敏度较低,并且响应时间也比较长.温度为300℃时试样的灵敏度较高,响应时间也明显缩短.0.05mol/L溶胶溶液旋涂10层制备的样品在300℃氢气浓度为2.0×10-3时,灵敏度达到了178,响应时间为3.5s.同时实验还发现试样对氢气的响应时间随着氢气浓度的增加先增大再减小.     

基于恒流配气方式的微气体传感器测试系统研究

为了安全、方便、可靠地进行气体敏感单元气敏性能测试,设计了一套基于恒流配气方式的微气体传感器测试系统.根据道尔顿分压定律和阿马伽定律,给出了恒流配气系统的理论实现公式.设计并制作了安全、可靠、防爆、防泄漏的反应室和基于气体饱和法的加湿装置.基于NI USB 6215系列多功能数据采集卡,以LabVIEW8.5为软件开发平台,开发了微气体传感器测试系统软件控制界面和尾气监控界面.制作了基于SnO2敏感薄膜的气体传感器原型,通过测试系统测得在2 000×10-6h2浓度时气敏效果最好,灵敏度约24,响应时间约2 s,回复时间约200 s,且在2 000×10-6 H2浓度时,出现了气敏薄膜吸氢饱和现象.实验验证了该测试系统的可靠性.     

基于Maxwell的电磁铁设计与特性分析

为了在液压系统中能够利用较少的能耗使其获得较高的液压能实现对外界做功,提出一种大吸力、长行程的液压系统专用电磁铁,设计出一种新式的双线圈电磁铁。阐述电磁铁的结构及工作原理,利用工程磁场有限元方法建立数学模型,采用静磁场法仿真并绘制了电磁铁相关参数变化的力-位移特性曲线,得到了电磁铁的优化结构及其磁感应强度云图。结果表明:利用仿真可获得电磁铁合理的结构和工作特性,可获得到较大的电磁力与较好的磁感应分布情况。该电磁铁结构简单、行程大、输出力大,其仿真结果能够对电磁铁结构设计与工作特性分析提供参考,大大缩短了电磁铁设计与开发的周期。     

非原位MgB2/Fe单芯超导带相成分及其不均匀性

采用非原位粉末套管法制备MgB2/Fe单芯超导带,并通过X射线衍射拟合分析、差热分析对退火前后的MgB2/Fe带超导芯进行了相成分及不均匀性研究。结果表明:所有的超导芯中均含有一定量的MgO,在高温退火样品中靠近铁套管处MgO含量最多;在MgB2超导芯内部检测到少量的MgB4,这是由MgB2分解所得;在MgB2/Fe之间的界面处存在反应层Fe2B,该相是由Fe23B6分解所得到的。MgB2超导芯与铁套管之间的反应以及超导芯中氧的存在限制了这种非原位法制备的MgB2/Fe带中超导相的含量、纯度和均匀性。     

Nb5+掺杂对低氟MOD法制备的YBCO薄膜性能的影响

本研究通过低氟MOD法成功地制备了Nb⁵⁺掺杂的YBa₂Cu₃O_7-x(YBCO)薄膜, Nb⁵⁺在薄膜中生成了大小在20~30 nm之间的纳米颗粒; 纳米颗粒的生成不会对 YBCO薄膜的织构和临界温度(T_c)构成明显的影响。由于纳米颗粒的引入, 掺杂后薄膜的临界电流密度(J_c)在整个磁场范围内都要高于纯的YBCO, 自场下的Jc更是达到了3.4 MA/cm²。掺杂薄膜的钉扎力(F_p)也远远大于纯YBCO, 最大钉扎力达到了3.25 GN/m³, 有效地提高了YBCO在外加磁下的超导性能。