推广的Maxwell方程及其初步应用:载流导体中净电荷的产生或禁止导致Joule热或超导电性

从电荷守恒定律出发,利用微分几何方法并参照Maxwell方程,导出一组推广的Maxwell方程。这组方程适用于各向同性介质。它们包含了Maxwell方程和London方程并与Ginzburg-Landau方程兼容。它们既能描写正常态,也能描写超导态。Ohm定律可从这组方程导出。对电子导电的非磁性导体,作者从这组方程得到一个新的Joule热公式。此公式引出一个新的物理图像:在导体中,稳定电流形成并促使净电荷产生的是正常态;稳定电流形成但禁止净电荷产生的是超导态。

电渣重熔过程中的电磁场和Joule热分析

以电渣重熔工艺中电极、渣池和钢锭为研究对象,建立了能够考虑集肤效应的三维谐波电磁场有限元模型,采用Maxwell方程、Lorentz定律和Joule定律分析了渣、钢锭和电极的磁场、电磁力、电流密度和Joule热功率密度的分布.模拟结果与测量的电渣重熔系统外部空气的磁感应强度吻合良好,证明了本模型和计算过程的可靠性.计算结果表明:在电极和钢锭内,电流主要集中在外表面,电流沿轴向方向;在渣池内,由于渣的电导率低,电流分布发生改变,主要集中在电极端头处;电磁力的最大值出现在接近渣池上表面渣内的电极附近;而Joule热的最大值是在电极底部与渣的交界处;当频率大于35 Hz时,电极和钢锭内都出现了涡流;当电极浸入深度增大或渣层的厚度减小时,渣池中Joule热的最大值增大.

Cu/Sn-58Bi/Cu焊点在电迁移过程中晶须和小丘的生长

利用SEM和EDS研究了Cu/Sn-58Bi/Cu焊点在电流密度为5×10~3A/cm^2,80℃条件下晶须和小丘的生长。通电540 h后,在焊点阴极界面区出现了钎料损耗,同时形成了晶须,而在阳极Cu基板的钎料薄膜上形成了大量弯曲状晶须和块状小丘。EDS检测表明,这些晶须和小丘为Sn和Bi的混合物。通电630 h后,阳极上的晶须和小丘数量明显增多,原来形成晶须的尺寸和形状没有变化,阴极界面处形成Cu_6Sn_5金属间化合物。上述现象表明:电迁移引发了金属原子的扩散迁移,从而在阳极Cu基板上形成了一层钎料薄膜。钎料薄膜中金属间化合物的形成导致压应力的产生,促使晶须和小丘生长,而阴极钎料损耗区域内晶须的形成与Joule热聚集有关。

陶瓷材料闪烧机理研究进展

闪烧是近年来发展出的一种新型的电场/电流辅助烧结技术,能在低温下极短时间内实现陶瓷材料的烧结致密化。研究者采用闪烧技术制备了多个体系的陶瓷材料,但是关于其闪烧机理并没有达成共识。本工作总结了目前已经提出的几种主要闪烧机理,包括Joule热、缺陷生成、电化学反应等,并结合已有的研究结果,探讨了各种机理的优势及存在的问题,最后提出了闪烧机理的研究方向。

原位扫描电压法除去多壁碳纳米管的管壁

碳纳米管可以具有金属性或半导体性,这依赖于它们的手性.IBM公司有选择性地除去了多壁碳纳米管的管壁,将多壁碳纳米管转变为具有金属性或半导体性的导体.他们是将碳纳米管置于空气中,并将其两端施加恒定的偏压实现的.这里报道一种方法,即在真空中碳纳米管两端通过反复施加扫描偏压,原位除去单根多壁碳纳米管的管壁.碳纳米管最外层与电极的直接接触及其热导率的高度各向异性促进了管壁的一一除去.