基于近似解析法的超导储能磁体设计

降低超导储能磁体的研制成本一直是控制超导磁储能系统(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)总成本的重要手段之一.本文考虑在一定磁体结构参数范围内,磁体产生的最大磁场值可以采用级数进行表示,磁体的电感值可以采用线性函数表示,给出了超导储能磁体磁场能量的近似解析表达式,提出了一种基于近似解析法的超导储能磁体设计方法.该方法以储能磁体的线材用量最小作为设计目标,在给定超导线材参数和临界电流特性曲线,以及磁体储能总量要求的情况下,依据此方法可快速的得到成本最优时所对应的磁体结构参数.将近似解析法优化和采用传统的有限元软件Ansys仿真优化进行对比分析,结果表明采用近似解析法进行磁体优化更加方便快捷,节省了大量计算时间.     

BaTi_2Bi_2O的电子结构与磁性（英文）

采用第一性原理计算,我们对BaTi2Bi2O材料的电子结构和磁性做了详细的研究.其非磁性态的计算结果显示,费米能级处的态密度主要来自d2 z,d x2-y2和dxy三个轨道的电子.费米面主要有三部分组成,并且将其沿着矢量q1=(π/a,0,0)和q2=(0,π/a,0)平移时,第三部分费米面(沿着X-R连线)与第一部分费米面(M-A连线)a嵌套明显,计算得出磁化系数χ0(q)值出现在在X点出现峰值,这一点与峰M点的FeAs基超导体不同.上述磁化率峰值可以诱导产生自旋密度波,这使得BaTi2Bi2O的磁性基态是能量基本简并的bi-collinear antiferromagnetism(AF3)与blocked checkerboard antiferromagnetism(AF4)磁性态.随着空穴掺杂,χ0(q)的峰值降低并且变得有些不对称,而电子掺杂则导致峰值变大.一般认为超导序和磁性序相互竞争,当自旋涨落被完全压制时,超导出现,这正好可以解释为什么超导只能出现在空穴掺杂型化合物而非电子掺杂型里.     

具有光学结构的超导纳米线吸收效率的仿真

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)的系统探测效率由纳米线与光子的耦合效率、纳米线的吸收效率以及纳米线吸收光子后能产生电压脉冲的本征量子效率决定。设计了一种带有防反射层、谐振腔、布拉格反射镜等结构的SNSPD。利用COMSOL软件的射频模块对这种新型结构的SNSPD进行了仿真,结果表明具有光学结构的SNSPD将有助于提高系统探测效率。     

Regioselective Synthesis of Multi-substituted Phenylselenomethyl Isoxazolines

A mild, regioselective 1, 3-dipolar cycloaddition protocol for the preparation ofphenylselenomethyl isoxazolines through substituted allyl phenyl selenides and nitrile oxides wasreported.     

Gd1-xSrxCoO3-δ和Gd0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ系阴极材料的制备和性能

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成了新型中温固体氧化物燃料电池(IT.SOFC)的阴极材料Gd1-xSrxCoO3-δ(x=0-0.5)和Gd.0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ(y=0-1),所合成的初始粉体在800℃下煅烧12 h后均形成了钙钛矿结构的单相固溶体.研究发现,Gd1-xSrxCoO3-δ(GSC)的电导率在600℃时达到了559 S·cm-1,由Ce0.8Cd0.2O2-δ(GDC)电解质和GSC-25GDC材料组成的对称电极在600℃和700℃的界面阻抗分别为0.170Ω·cm2和0.064Ω·cm2,活化能仅为87.8 kJ·mol-1,预示其可以作为ITSOFC较为理想的阴极备选材料;随着Fe3 离子含量的增加,Gd0.8Sr0.2Co1-yFeyO3-δ系列阴极材料的热膨胀系数显著降低,但其电导率也急速下降;此外,通过调整Gd0.8Sr0.2CoO3-δ与GDC的比例可以制备出热膨胀系数与GDC电解质匹配、性能良好的Cd0.8Sr0.2CoO3-δ/GDC复合阴极材料.     

镓基氧化物薄膜日盲紫外探测器研究进展EI北大核心CSCD

日盲紫外探测器在国防和民用领域均具有广阔的应用前景。基于宽禁带半导体材料的日盲紫外探测器具有无需昂贵的滤光片、工作电压低、全固态、体积小、重量轻、抗干扰能力强、工作温度范围广等特点,是公认的新一代紫外探测器。在众多的宽禁带半导体材料中,以Ga_(2)O_(3)作为典型代表的镓基氧化物材料因其优异的电学和光电特性已经成为近年来微电子学和光电子学领域的研究热点,特别是其本征日盲、耐高温、耐高压、化学稳定性好等优异特点使得该类材料在日盲紫外光电探测领域展现出巨大的发展潜力。鉴于此,本文综述了不同晶体结构的Ga_(2)O_(3)、镓酸盐氧化物、镓锡氧化物、镓铝氧化物等镓基氧化物薄膜及其日盲紫外探测器研究进展。     

10 kV三相同轴高温超导电缆力学性能分析

针对电缆示范工程的并网实验要求,以10 kV/1 kA三相同轴高温超导电缆为研究对象,重点研究了超导电缆的弯曲力学特性。运用了有限元分析软件建立其三维模型,模拟超导电缆受到不同弯曲半径下的应力和应变分布,再结合临界电流密度,计算出临界电流。在此基础上,对电缆样件进行弯曲实验,测量出不同弯曲半径下的临界电流。研究结果表明,该力学模型可以准确得出超导电缆的临界弯曲半径,有效保障电缆运行的安全性与稳定性。     

超导储能微网控制与小波加窗谐波检测研究

为保证超导储能微网的正常运行与电能品质,提出控制与谐波检测策略。结合双环控制可实现超导储能微网系统的VSC(voltage source converter, VSC)模块有功与无功功率调节,借助加Nuttall窗的改进FFT(Fast Fourier Transform, FFT)能完成微电网信号的时域分析,获得突变信号,进行谐波检测。采用20 kJ/15 kW超导储能微网模拟实验平台结合Matlab 2021a处理实验数据,结果表明,采用双环控制的SMES(superconducting magnetic energy storage, SMES)模块可有效抑制谐波,将谐波能量平衡地分散于整个区间,使母线电压仅呈现低幅值波动,该方法的谐波检测精度得到明显提升。     

1.3 GHz超导腔的电化学青铜法铌三锡镀膜技术

由于射频超导腔具有高品质因数Q₀,大束流孔径等诸多优势,已被加速器行业广泛应用。目前纯铌腔的性能已经接近理论极限,使用Nb₃Sn薄膜腔代替纯铌腔是突破这一限制的有效手段。铌三锡具有较高的超导转变温度和过热磁场,理论预期可以大幅度提高SRF腔体工作温度和加速梯度。目前,Nb₃Sn薄膜制备技术蓬勃发展,其中锡蒸汽扩散法已经比较成熟,已制备出初步满足工程需求的铌基铌三锡薄膜射频超导腔。但是由于反应温度在1100℃以上,锡蒸汽扩散法无法摆脱纯铌基底,因此不可避免地在机械稳定性、导热性等方面有缺陷,难以满足未来高可靠性加速器的应用。青铜法广泛应用于铌三锡线缆的制备,热处理温度不高于700℃,具有制备铜基铌三锡镀膜腔的潜力。此外,电化学镀膜与其他方式相比,具有成本低、反应过程容易控制、常温常压等明显优势。本工作将上述两种工艺结合起来,研究了电化学方式在1.3 GHz铌基超导腔上镀青铜前驱体,之后热处理合成铌三锡薄膜腔。垂测结果表明,4.2 K下的薄膜腔本征Q₀为6×10⁸左右且仍具很大提升...     

渐变型流道燃料电池热-电-力-化多场耦合数值模拟

本文设计了一种渐变型气体流道的平管型固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuel cell, SOFC),并建立了热-电-力-化学多物理场耦合三维模型,模拟并对比分析了渐变型和蛇形两种不同流道结构在平管型固体氧化物燃料电池不同电压下的气体流速、温度、电流密度和热应力大小．结果表明,当电压高于0.7 V时,渐变型流道气摩尔分数相比蛇形流道情形增加了1.9%．在相同电压下,渐变型流道结构的电流密度增加了0.72%,渐变型流道情形的气体出口处流速增加了148%,且渐变型流道SOFC的温度场和热应力相比蛇形流道情形分别降低了8.7%和61.5%.