大电流稳定发射铁电阴极的模拟与实验研究

讨论了铁电阴极的发射机理, 借助MAFIA对不同电极结构的铁电阴极表面电场分布进行了模拟计算. 计算中发现, 发射面电极结构对铁电阴极表面三界点处的场增强效应影响很大,特别是具有孤岛电极结构的铁电阴极具有更大的三界点场强,从而获得更大和更稳定的发射电流. 通过对电极结构及其工艺的改进,使用PLZT铁电阴极在实验中得到了大于100A的电流.     

铁电阴极制备与性能实验研究

 讨论了不同发射机理对铁电阴极材料性能的要求，对PZT（锆钛酸铅）系铁电陶瓷工艺过程中的关键步骤进行了研究。通过掺杂改性和改进预烧条件等手段，有效地改善了材料的性能参数，制备出相对介电常数大于3 000的弛豫相铁电陶瓷和压电常数大于500×10^-12C/N的铁电相铁电陶瓷。在初步的发射实验中，使用改进工艺后的PLZT8/65/35制备的铁电阴极，触发脉冲5.4 kV时，获得的发射电子电流密度达到800 A/cm^{2/sup>，远大于C-L定律计算的发射电流。}     

管道内均匀与非均匀PEO溶液湍流减阻特性研究

在自制重力式循环水槽中(最高试验Re数可达105),测试分析了管道内均匀与非均匀聚氧化乙烯(PEO)溶液的湍流减阻规律。结果表明,均匀PEO溶液减阻率(DR)随Re数和浓度增加而提高(最大减阻率70%),但浓度大于临界浓度(100p.p.m)后DR不再增加;而相同浓度均匀PEO溶液的减阻效果随时间逐渐减弱,且Re数越大,剪切破坏越严重,DR下降越明显。与均匀PEO溶液不同,非均匀PEO溶液(从管壁狭缝向内喷射PEO溶液所得)不受剪切破坏影响,减阻效果更稳定,且药品使用量小;同时通过增大喷射速率、Re数和喷射液浓度,可提高减阻率(最大减阻率50%)。对比可见,喷射减阻方式仅需消耗少量药剂,就能实现显著、稳定减阻,有望用于水下航行体湍流减阻。