脉冲充磁的超导圆盘的电流密度和俘获场分布的研究

本从第一性原理出发，计算了充磁线圈产生的磁场，脉冲充磁的超导圆盘中的感应电流密度和俘获场分布．以超导体中的电流运动方程为基础，通过磁通动力学方程E=Ec(J/Jc)^n和物质方程B=μ0H表示超导圆盘的超导特性．计算表明第一个脉冲充磁电流的峰值和磁通蠕动指数对于超导圆盘中的感应电流分布非常重要．同时研究了充磁电流的宽度，波形，第二个充磁电流的峰值和充磁线圈的形状对于俘获场的影响．计算表明不断减小脉冲充磁电流峰值的反复充磁可以保持超导圆盘中的感应电流密度的平台在一确定水平．     

高温超导体Jc（J,B,θ）特性及其维度效应

高温超导体的临界电流密度（Ｊｃ）的温度，磁场和取向关系特性Ｊｃ（Ｔ，Ｂ，θ）及其维度效应，是高温超导电性的中心课题。近几年取得了一系列重要结果。本文对此加以评述。     

复合结构丝中的电流密度分布和巨磁阻抗效应

提出了由中间为高电导率的非铁磁性金属丝外面包裹一层铁磁材料组成的复合结构丝的电流 密度分布和巨磁阻抗(GMI)效应模型，并对Cu/FeCoNi复合丝进行了数值模拟. 结果表明：在 相同的磁性材料几何尺寸和磁特性时，Cu/FeCoNi复合丝铁磁层内的电流随频率的升高比匀 质FeCoNi铁磁丝内的电流更趋于表面分布，而且开始出现趋肤效应时对应的频率明显降低. 当在比较低的频率下就可以观察到明显的MI变化时，复合结构丝中的电阻和电抗变化主要是 由趋肤效应引起，趋肤效应仍然是引起复合结构材料(包括多层薄膜结构) 关键词： 电流密度 巨磁阻抗效应 趋肤效应     

用熔融织构生长法(MTG)制备YBCO超导体的临界电流密度以及微观结构

用熔融织构生长法(Melt-Textured-Growth)制备出具有高临界电流密度的YBa_2Cu_3O_y超导材料·片状的YBCO粉末烧结体被快速加热到包晶转变温度以上,慢速冷却通过包晶转变点,制成一种高密度层状结构的类单晶超导体。这种超导体具有很强的定向结晶组织和很强的晶粒间的连接。采用持续的直流电四引线法在77K温度下,测量了样品的临界电流密度J_c与外磁场H的关系。在2T场强下,J_c达到了23800A/cm~2。扫描电镜和高压电镜的观察表明,样品中除了有弥散的Y_2BaCuO_y和CuO非超导相颗粒外,还存在着大量的孪晶、位错、位错环以及堆垛层错等品格缺陷。这些缺陷对提高磁场下的J_c起着重要的作用,其中有些缺陷本身就是磁通钉扎中心。     

厚度诱导的YBa2Cu3O7-δ超导薄膜剩余应力及临界电流变化

本文通过脉冲激光沉积法制备了不同厚度(80nm、320nm、1000nm和2000nm)的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜,对它们的剩余应力和临界电流特性进行了对比研究.通过系列的激光显微Raman光谱和磁化曲线测量分别获得了薄膜剩余应力和磁化临界电流密度(Jc)对薄膜厚度的依赖关系.结果显示超导薄膜内剩余应力越小,Jc越高.对于中等厚度的薄膜样品(320nm和1000nm),其膜内剩余应力较小,同时由其特征的磁通匹配场大小推知在该厚度范围内的样品具有较高的线性缺陷密度,从而显示出较高的Jc值.     

超导Josephson隧道结性能和超导量子比特电路的设计方案

超导Josephson隧道结是实现超导量子比特的基本元件。利用悬空掩膜和电子束斜蒸发相结合的工艺方法制备Al/Al2O3/Al超导Josephson隧道结,并且系统研究了底电极、上电极薄膜的厚度及氧化参数等工艺条件与隧道结超导电流密度Jc和面积归一化电阻Rc的关系。设计测量了三种方案的超导量子比特电路,通过对参数和结构的优化测出了较理想的量子比特(qubit)信号。     

Zr掺杂对MgB2超导微观结构和超导电性的影响

将Mg粉、Zr粉和B粉按比例混合获得Mg1-xZrxB2(x=5%10%和20%),压制成型后,在流通氩气的条件下于800℃烧结2h.利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析烧结后样品的显微结构和化学组成,采用差热分析(DTA)观察Zr掺杂对MgB2分解温度的影响,并用物性测试仪(PPMS)测试样品的超...     

锌电极放电过程及失效机制数值分析

锌-空气电池是一种高能量的电池体系.实验表明, 在大功率工作条件下, 锌电极的材料利用率随电流密度的增加而急剧下降. 为探索其在大功率工作条件下的放电机理, 本文针对这一过程建立了一维数学模型, 通过数值求解模拟多个物理量如离子浓度、传递电流密度、电极孔隙度、固体氧化锌等在电极内部的分布变化情况, 在此基础上分析电极的性能. 数值结果分析表明, 固体氧化锌对电极内质量传输过程的限制是导致电极失效的根本原因. 其析出时间及在电极内部的集中分布位置对电极性能有显著影响; 而仅当其体积分数超过30%-35%的范围后才开始显著限制传质过程. 讨论了电极的优化措施, 模拟表明更高的溶液电导率,更大的电极孔隙度有利于增加大功率工作条件下电极的材料利用率. 但最重要的是保持电极内部氢氧根离子的浓度在一个较高的值,对于封闭式电极可以通过补液实现, 理想情况为设计一个电解液循环式的锌电极.     

高效咪唑啉衍生物的合成及其对J55钢在饱和CO2溶液中的缓蚀性

对于井下CO₂对碳钢腐蚀严重的问题,提出以亚油酸和四乙烯五胺（TEP）为反应性单体合成产率高达98.34%的高效咪唑啉缓蚀剂（GIM）,结构经IR确证。并采用静态失重法和电化学方法评价了缓蚀剂对J55钢片在含有饱和CO₂的3.5% NaCl溶液中的缓蚀性能。结果表明：50 ℃下,未添加缓蚀剂的钢片的腐蚀速率为0.4561 mm/a;当缓蚀剂浓度达到10×10^-4 mol/L时,钢片的腐蚀速率降低到0.04017 mm/a,缓蚀剂的加入降低了对J55钢片的腐蚀速率,缓蚀效率高达90%以上。电化学实验结果表明：缓蚀剂的加入能够显著降低其腐蚀电流密度,从而有效减缓金属表面的电化学反应的进行。     

金属性二维过渡金属硫化物的溶剂热合成及电催化析氢性能

采用溶剂热法制备了多种二维过渡金属硫化物(TMDCs), 在合成过程中通过调控反应前驱体的滴加速率来控制所得TMDCs的形貌和结构. 然后采用高温热处理来提高TMDCs的结晶性, 从而提升了其电催化活性. 在酸性电解液中进行电催化析氢性能测试. 结果表明, “花状”结构的金属性二维二硫化铌(NbS₂)具有最佳的催化活性和稳定性, 在电流密度为10 mA/cm²时, 其过电位仅为146 mV, 持续工作24 h后电流密度几乎不衰减. 研究发现, 可充分暴露面内活性位点的“花状”结构以及高温处理后材料导电性的提高是二维NbS₂具有优异电催化性能的主要因素.