液氮温区用树脂基非线性复合材料性能研究

电场分布不均匀是超导装备高压引线存在的技术难题,使用非线性复合材料可以有效改善终端电场分布不均匀现象.本文选用双酚F树脂基体,通过加入纳米氧化锌和炭黑无机填料制备了具有非线性电导特性的树脂基复合材料,实验研究了纳米无机填料的种类、添加量等对复合材料电导性能、工频击穿性能和机械性能的影响.     

液氮温区体超导材料约瑟夫逊效应的实验研究

本文对液氮温区的大块体超导材料的约瑟夫逊效应进行了实验研究.我们证实在未加工成任何弱连接形式的体超导材料上也会观察到约瑟夫逊效应.这对于搞清液氮温区超导材料的特性及其应用都具有一定的参考价值.     

液氮温区脉管制冷机的发展研究

脉管制冷机因结构简单、运动部件较少,具有重量轻、振动小、稳定性高、寿命长等优点,使其有望成为高温超导领域优势显著的低温制冷机类型。简要介绍了脉管制冷机的发展历程及其在液氮温区的国内外研究现状,重点阐述了不同类型脉管制冷机在用户侧使用的优缺点。讨论了脉管制冷机应用在高温超导领域需要解决的关键问题及未来的发展方向。     

液氮温区下应变式位移传感系统测量性能的研究

文中研究了一种应变式位移传感系统在室温和液氮温度下的静态传输特性。实验结果表明,该系统在液氮温区下具有良好的输出特性,系统非线性度低于1%,滞环率低于5%,其灵敏系数与温度相关,293K和77K温度下的灵敏系数分别为-0.3654mV/V/mm和-0.3886mV/V/mm。实验结果为该位移传感系统在低温环境中的应用提供了一定基础。     

液氮温区下光纤布拉格光栅应变传感器测量性能的研究

基于光纤布拉格光栅传感器的原理,研究了在液氮浸泡情况下光纤布拉格光栅应变传感器的静态传输特性.实验过程中利用悬臂梁原理和美国Micron Optics公司生产的光栅波长可调谐激光扫描法解调系统,分别测量了液氮浸泡中的悬臂梁的正应变和负应变,确定了在液氮温度下悬臂梁应变与光纤光栅波长偏移量之间的关系.为测量高温超导磁体的应变提供了新的方法.     

液氮温区Y-Ba-Cu-O超导薄膜的研究

我们采用了rf磁控反应溅射的方法,在单晶ZrO_2YSZ和多晶SrTiO_3等基片上成功地制备了Y-Ba-Cu-O超导薄膜。所获得的零电阻转变温度达81K。膜厚为1—2μm。 本文对膜的成分、基片、R-T曲线和热处理过程等作了叙述。     

液氮温区大冷量斯特林制冷机优化研究

高温超导技术及小型低温液化装置的应用极大地促进了大冷量低温制冷机的快速发展。斯特林制冷机具有效率高、冷却速率快、制冷温度范围广等特点,并且其技术相对成熟、成本较低,是千瓦级制冷装置的首选机型。本文设计搭建了一台曲柄连杆机构驱动的斯特林制冷机。在充气压力为1.65 MPa时,可在4.8 min内降至液氮温度,并获得了636W的制冷量,其相对卡诺效率约为16.8%。采用Sage软件对该制冷机的工况和关键部件的尺寸进行了优化,为后续制冷性能的提升提供了参考。     

液氮温区高效脉冲管制冷机的特性研究

本文介绍了由线性压缩机驱动直线型脉冲管制冷机的最新研究结果。根据压缩机参数,依靠线性热声计算程序,优化出10 W级直线型脉冲管制冷机,并使得制冷机入口阻抗能够与压缩机匹配。实验结果表明,由于制冷机与压缩机之间耦合较好,压缩机在达到较好的声电效率的同时,制冷机也拥有较高的相对卡诺效率。其中最好的结果为在输入电功为127 W、制冷温度为77 K的情况下获得了9.4 W的制冷量,整机相对卡诺效率达到了19.8%。文中给出了不同压力、不同调相机构下的压缩机及制冷机特性并对结果进行了分析。     

液氮温区热声驱动脉管制冷机的研究

热声发动机驱动的脉管制冷机是一种完全无运动部件的低温制冷机,具有非常好的应用前景,本文介绍了本实验室在这方面取得的最新进展。首先我们对驻波热声发动机进行了改进设计,提高了其驱动压比,用氦气作为工质最大压比达到了1.15。在此基础上我们用其驱动同轴双向进气小孔型脉管制冷机,通过调整热声发动机的振荡频率,使之与脉管达到匹配,最终达到了84.3K的最低制冷温度,这也是目前用驻波热声发动机驱动脉管所达到的最低制冷温度。同时,在此实验过程中,一些抑制跳频的方法也得到了实验验证。     

液氮温区混合回热器斯特林制冷机数值模拟研究

自由活塞斯特林制冷机具有温区广、制冷效率高、结构紧凑、振动小以及寿命长的特点。回热器作为制冷机的核心部件,决定着制冷机的性能。为了提高液氮温区斯特林制冷机的效率,本文提出采用卷绕聚酯酰胺(简称PI)薄膜和不锈钢丝网混合填充的回热器,并对该混合回热器进行了数值模拟研究。首先分析了液氮温区混合回热器的填充参数,接着设计制冷机的尺寸参数并建立制冷机整机的数值模型,最终揭示回热器长度、两种填料填充比以及相位特性对混合回热器制冷性能的影响,并将混合回热器与单一填料回热器进行对比。结果表明,混合回热器在液氮温区具有明显优势,在混合回热器长度为8 cm、卷绕PI薄膜和不锈钢丝网混合填充比例为7:1、排出活塞领先动力活塞60°时获得最佳制冷性能。室温300 K、输入声功为451 W,在77 K获到58.1 W的制冷量,声功计的相对卡诺效率为37.26%,比单一填充卷绕PI薄膜和层叠不锈钢丝网的回热器分别高了6.26%和17.33%。     

液氮温区镍氧化物高温超导体的发现

非常规超导材料探索和机理研究是物理学中重要的研究内容和科学问题。目前主要的非常规超导体材料包括重费米子超导体、铜氧化物高温超导体和铁基超导体。其中只有铜氧化物超导临界温度高于液氮沸点77 K,处于液氮温区。镍氧化物与铜氧化物具有相似的材料结构体系,其中+1价镍离子与+2价铜离子具有相同的电子填充数,是此前研究人员探索超导电性的重点。具有钙钛矿结构单元、双镍氧层的La₃Ni₂O₇中镍的价态为+2.5,常压下呈现顺磁性的金属态。近期作者在14 GPa压力下的La₃Ni₂O₇单晶样品中发现了高达80 K的超导临界温度,超出此前理论预期。文章将简要介绍非常规超导材料体系的研究历史、La₃Ni₂O₇单晶样品的生长方法、常压下的物理性质和高压下的结构表征、以及通过电学和磁性测量对超导电性的确认。     

液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机实验研究

自由活塞斯特林制冷机是一种结构紧凑、效率高、运动部件少、可靠性高的回热式制冷机。随着高温超导发展的需求,液氮温区大冷量自由活塞制冷机成为重要发展趋势之一。本文搭建了一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机,初步实验获得60 K以下的无负荷制冷温度。在80 K获得了78 W的冷量,制冷机相对卡诺效率为18.8%。这是国内首台液氮温区大冷量(50 W)自由活塞斯特林制冷机。分析表明,通过对冷端换热器结构的改进,冷量及效率将进一步提升。     

液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机实验研究

优化设计并研制了一小冷量液氮温区高频热驱动脉冲管制冷机,系统轴向长度仅为1.2 m.针对之前系统热效率较低问题,在数值计算的指导下,对高频驻波热声发动机的板叠流道尺寸和热腔进行了优化,并对声压放大器进行了调整.采用4.0 MPa氦气为工质,在发动机端加入750 W加热量获得了68.3 K的最低制冷温度,这是目前国际上报道的高频热驱动脉冲管制冷机的最低制冷温度.加入500 W加热量时,制冷机获得了76.9 K的无负荷最低制冷温度,在80 K时有0.2 W的制冷量.     

液氮温区的多结Josephson效应观测

我们制备了Y-Ba-Cu-O 高Tc超导体的Josephson结样品,I-V曲线表明样品呈现多结特性。我们认为这是超导材料的多相结构所导致的。     

液氮温区的小型高频信号检测系统

研究了高温超导约瑟夫逊结的高频信号辐照响应;建立了简便的小型液氮制冷设备,提供79K的工作温度;研究了GPIB仪器控制技术,编写了数据采集软件,利用带有GPIB接口卡的个人电脑以及两个型号为HP34401A的惠普数字多用表,建成一个自动化快速测量系统;利用自动化测量系统测量并研究了高温超导约瑟夫逊结在79K下的直流电流-电压特性曲线以及98GHz高频信号辐照的电压响应和相应的频谱特性。     

液氮温区下高温超导带材力学性能测试技术及标准化研究

高温超导带材在液氮温区下的力学性能对其实际应用有重要的影响.为此2016年IEC/TC90第5工作组组织了国际相关科研机构和带材供应商共9家单位对5种REBCO带材和1种BSCCO带材的液氮温区力学性能进行了循环比对实验.我单位作为国内参加该循环比对实验的唯一机构,截至2017年初完成了上述样品共20余次有效拉伸实验的测试.根据KIT提供的《Guideline of RRT for Tensile Test on Practical REBCO and BSCCO Wires at Cryogenic Temperature》,我们确定了液氮温区下具体的拉伸试验条件,包括引伸计的选择,样品的装载、冷却方式,拉伸和卸载的速率等.我们获得了样品的应力应变曲线,并计算出弹性模量和0.2%塑性延伸强度(包括E0,Eu,Rp0.2-0,Rp0.2-u).研究表明,除Theva公司提供的REBCO超导带样品,该测试规程下获得重复性较高的应力应变曲线,且弹性模量和0.2%塑性延伸强度均具有较小相对标准不确定度,这将为国际标准的建立提供重要的实验参考.     

液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机实验及模拟研究

自由活塞斯特林制冷机具有高可靠性、高效率、结构紧凑等优点,在高温强电超导和气体液化等领域有较广阔的应用前景。本文针对一台液氮温区大冷量自由活塞斯特林制冷机展开了实验和计算研究.实验中,输入声功2.35 kW时,制冷机在80 K获得了215 W制冷量,相对卡诺效率为24.9%。数值计算表明室温端换热器的性能不足对制冷机性能影响较大,此外,结构缺陷导致的回热器轴向孔隙率不均匀可能是制约制冷机性能的主要因素。针对上述问题优化系统有望显著提升制冷机性能。     

液氮温区小型斯特林制冷机回热器特性的理论研究

定量获取小型斯特林制冷机回热器的不可逆性对整机优化设计与性能改进具有重要意义 ,一直是当前小型制冷机研究的难点。文中建立了小型斯特林制冷机回热器的理论模型 ,通过对控制方程进行无量纲化处理及合理简化 ,推导出非常容易求解的零阶一维控制方程 ,推导出了表征小型斯特林制冷机回热器的不可逆性的熵流方程     

金属有机骨架材料MOF -5宽温区储氢性能模拟研究

金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的储氢材料,对氢气的吸附存储有较大的潜力.文中对MOF -5材料在低温至常温宽温区(77K～300K)范围内的吸氢性能展开理论研究.采用巨正则系综蒙特卡罗方法(GCMC)模拟不同温度和压力下氢气在MOF -5材料中的吸附等温线,并结合吸附位点来分析MOF -5材料在低温宽温区范围内...     

液氮温度以上的超导电性

１９８６年１月,美国国际商用机器公司瑞士苏黎世分部、（ＩＢＭＺｕｒｉｃｈ）的研究人员Ｋ．Ｍｕｌｌｅｒ和Ｊ．Ｂｅｄｎｏｒｚ观察到钡镧铜的氧化物可能在３５Ｋ超导,世界上其它几个研究小组相继获得了９０Ｋ以上的超导体．世界范围内的高温超导热迅速掀起．在美国物理学会１９８７年３月召开的年会上,收到的３０８０篇论文摘要中,只有一篇关于ＢａＬａＣｕＯ超导电性的论文来自ＩＢＭ．鉴于１９８６年１２月中旬以来人?...