基于YBa_2Cu_3O_7块材的高温超导限流器的限流特性研究

电阻型高温超导限流器(HTSFCL)利用超导体的超导态-正常态转变来限制短路电流,无需短路故障检测电路,具有体积小、重量轻的优点。为此在国内提出了基于YBa2Cu3O7高温超导材料的电阻型HTSFCL方案;开展了电阻型HTSFCL限流特性的实验研究,得到了不同电压下,HTSFCL的限流效果;分析了超导体失超电阻的传播特性。实验结果表明:电阻型HTSFCL可将预计200A(交流峰值)的短路电流限到120A,限流效果明显。这对进一步开展基于YBCO材料的电阻型HTSFCL研究具有重要的指导意义。

基于YBa_2Cu_3O_7薄膜的超导故障限流器设计与试验分析

针对直流电力系统短路电流分断困难的问题,提出了基于YBa2Cu3O7薄膜的电阻型超导故障限流器(SFCL)保护方案,设计了300V/200A的SFCL模型机。试验分析了不同的电源电压、负载电感和负载电阻等系统参数对薄膜限流效果及失超特性的影响。试验表明,YBa2Cu3O7薄膜能在短路电流到达临界电流Ic后准确动作,并在0.1ms时间里将短路电流峰值限制在2Ic以内。随着电源电压的增加,薄膜的失超传播速度和失超电阻值迅速增加。推导出限流器重要指标Umax、Imax与线路参数(L、R、Ue)、材料特性(Ic)的数值关系。

柠檬酸溶胶凝胶法合成YBa_2Cu_3O_(7-δ)

采用溶胶 凝胶法制备了均匀的YBa2Cu3O7-δ超导细粉·讨论了凝胶的形成过程·配合剂柠檬酸与金属离子结合形成了可溶性的大分子化合物,除水后缩聚反应形成的聚合物长大为小粒子簇,相互连结成连续的三维网络·柠檬酸盐溶液的pH值控制在6 4～6 7之间可防止白色Ba(NO3)2沉淀·溶剂挥发温度宜控制在300℃,使凝胶的形成和自燃过程能在相同温度条件下连续进行·合成YBa2Cu3O7-δ的温度大约在880℃左右,其粉末粒度大约在0 2～1μm之间·

YBa_2Cu_3O_7和YBa_2Cu_3O_6能隙结构的计算

用电子密度泛函方法(DFT),系统计算了高温超导体YBa2Cu3O7单胞的能隙随温度变化(5K^300K)的规律。计算结果表明,其超导能隙值2?(T)在101meV量级;并在超导临界温度点(Tc=93K)附近,有超导能隙不为零的极小值;当温度超过Tc时,YBa2Cu3O7有赝能隙存在,且赝能隙随温度升高至T*=120K时,达到极大值;当温度超过T*时,赝能隙又有明显减小趋势。用DFT方法对YBa2Cu3O6单胞的能隙进行了计算,发现其能隙值是102meV量级,表明它具有半导体能级特征,因而是非超导体。

制备YBa_2Cu_3O_(7-δ)/Ag自润滑复合材料及性能

为制备出从低温到高温宽范围内使用的固体润滑材料,分别以纯Ag和AgNO_3的方式向高温超导材料YBa_2Cu_3O_(7-δ)中掺杂金属银,制备出了具有超导性能、一定的机械性能和摩擦学性能的氧化物基复合材料,对其组织和性能进行了研究,重点分析了其增韧机理和减摩耐磨机理。研究发现,分布于晶粒间的Ag微粒有效抑制裂纹的萌生和扩展,从而改善了氧化物陶瓷YBa_Cu_3O_(7-δ)的脆性;常温和高温下,复合材料都表现出低而稳定的摩擦因数,软金属膜+硬基体是其减摩耐磨机理;由AgNO_3制备出的复合材料基体内Ag微粒的粒径更小,分布更加均匀,团聚少,表现出更好的综合性能。

YBa_2Cu3O_(7-δ)催化氧化甲苯

利用高温超导材料 YBa2 Cu3 O7-δ对氧的呼吸作用进行了空气气氛中甲苯的深度催化氧化的研究。实验表明 ,随着温度的升高和空速降低 ,YBa2 Cu3 O7-δ对甲苯的深度催化氧化活性增加。

超导体YBa2Cu3O7-δ的摩擦学特性研究

采用溶胶-凝胶法制备YBa2Cu3O7-δ和Ag/YBa2Cu3O7-δ超导材料,并分析其相组成及结构,用SFT-4000型高真空超低温摩擦磨损试验机对其从室温至液氮温度范围内的摩擦学特性进行评价.结果表明:在室温条件下,YBa2Cu3O7-δ与不锈钢盘对摩时的摩擦系数在0.50左右,当温度降到超导转变温度以下时,其摩擦系数急剧降低至0.13,最后稳定在0.20以下.添加Ag可以改善YBa2Cu3O7-δ的常温摩擦磨损性能,Ag/YBa2Cu3O7-δ复合材料的摩擦系数低且非常平稳,其中10%Ag/YBa2Cu3O7-δ的摩擦系数为0.20,磨损率为8.96×10-5mm3/(N.m),Ag/YBa2Cu3O7-δ的磨损机制为YBa2Cu3O7-δ硬基底承载与软金属Ag转移膜的润滑作用.

高压下超导体YBa_2Cu_3O_7弹性性质的第一性原理研究(英文)

通过从头算密度泛函理论研究了YBa2Cu3O7的结构和弹性性质.发现c轴最容易压缩.另外,我们还计算了各种弹性性质与压强的关系,例如弹性模量,剪切模量,杨氏模量,泊松比.最后,我们获得了不同压强下的德拜温度和声速.

YBa_2Cu_3O_(7-y)超导体中氧的非化学计量和缺陷平衡

本文提出了一种直接合成热重法,在空气中测定了室温下YBa_2Cu_2O_(7-y)超导体分子式中的y值为0.234±0.005。研究了不同温度下氧空位浓度的变化,求得氧空位形成焓为:ΔH_(f(o))=0.43eV(正交晶系);ΔH_(f(t))=0.24eV(四方晶系)。从两种晶系的氧空位浓度与温度的关系推出了晶型转变温度约为670℃左右。

YBa_2Cu_3O_(7-x)对氧的检测灵敏度和响应速度

研究了高温超导体 YBa2 Cu3O7- x块材和厚膜在温度区间 40 0℃到 85 0℃电阻率随环境氧分压的变化关系 ,初步探索了其作为氧传感器材料的可能性。并研究了 YBa2 Cu3O7- x在不同温度条件下对氧的检测灵敏度和响应速度。实验表明 YBa2 Cu3O7- x对氧有较强的选择性 ,同一温度下电阻率随氧分压的增大而减小 ,且有较快的响应速度。氧分压减小时电阻率增大 ,块材响应速度较慢 。

溶胶-凝胶法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)超导薄膜的研究

传统的TFA-MOD法制备YBa2Cu3O7-x薄膜,采用Y、Ba、Cu 3种金属的三氟醋酸盐(TFA)为先驱体,在热分解时,会产生大量的HF气体,即使通过将近20h的缓慢升温过程来对薄膜进行热分解,也难以获得较为光洁的表面,从而无法实现厚膜的制备。本文提出了一种新的含氟溶胶-凝胶工艺,通过减少溶胶中F的含量,并利用二乙醇胺做修饰剂,缩短了热分解时间,提高了薄膜的表面光洁度。利用该方法在(010)LaAlO3衬底上制备了具有良好c轴取向,临界转变温度为89K的YBCO超导薄膜。

磁控溅射法制备YBa_2Cu_3O_(7-x)双面超导薄膜

采用大直径中空柱状阴极磁控溅射装置和筒形加热器制备了高质量YBa2 Cu3O7-x双面超导薄膜。使用衬底为 (0 0 1)LaAlO3和 (0 0 1)YSZ。双面超导薄膜零电阻温度TC=89～ 91K ,临界电流密度JC≥ 10 6A/cm2 (77K ,零场下 ) ,微波表面电阻RS<1mΩ(77K ,10GHz)。对不同氧氩比下制备的双面膜进行了性能的比较。当O2 ∶Ar =1∶2 .5 ,衬底温度在80 0℃时 ,制备出了高质量的双面超导薄膜。同时对双面超导薄膜进行了微结构分析。用制备的 2 5mm× 2 0mm双面膜研制成功中频滤波器 ,中心频率为 1 0 6GHz时 ,插损为 0 6 7dB。

YBa_2Cu_3O_(7-x)分子筛的制备与应用

用不同原料或加入添加剂的方法研究了 YBa2 Cu3O7- x( YBCO)对氧的“呼吸”性能的影响。研究发现 ,加入 5 %～ 1 0 %的萘作为添加剂是提高 YBCO分子筛除氧效果的有效途径。

烧结时间对YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的正交结构及正电子寿命参数的影响

报告了利用X射线衍射 (XRD)、扫描电镜 (SEM )和正电子湮没等实验对YBa2 Cu3 O7-δ(Y- 12 3)体系正交畸变度和正电子寿命谱随烧结时间变化的研究结果。发现在 95 0℃温度的烧结条件下 ,在 12— 72h这一相当宽的烧结时间范围内 ,正电子实验具有足够的稳定性和可靠性 ,实验表明足够的烧结时间在Y - 12 3多晶材料制备方面是必须的。

YBa_2Cu_3O_(7-x)复合超导带材透射电镜研究

本文通过透射电镜对具有不同临界电流密度(J_c)的YBa_2Cu_3O_(7-x)超导复合带的微观组织结构进行了分析,并详细地讨论了复合带显微组织与J_c之间的关系。研究结果表明:随着带材中晶界细化、孪晶密度提高和晶界析出物的减少,带材的J_c显著提高。但是,在目前所制备的超导复合带的晶界上,少量的非超导相析出物几乎是不可避免的。所以改善超导体内的微观组织结构是提高复合带J_c的关键因素之一。

绝热法测量YBa_2Cu_3O_(7-δ)的比热

本文采用绝热法,对圆柱体的 YBa_2Cu_3O(7-δ)样品在80-120K 温区进行了比热测量。发现,除在转变温度(91K)处有比热跃变外,在89K 和100K 附近尚存在比热反常现象。

超导PbO／YBa2Cu3O7-δ复合氧化物摩擦磨损性能

为适应从低温到高温宽温范围的使用条件,用溶胶-凝胶法制备了YBa2Cu3O7-δ超导材料,用摩擦磨损试验机测试了YBa2Cu3O7-δ从室温至液氮温度的摩擦学性能。结果表明:室温20℃下,YBa2Cu3O7-δ与对偶件不锈钢盘对摩时,摩擦因数在0.5左右,当温度降到超导转变温度以下时(液氮温度-196℃)摩擦因数大幅度降低,YBa2Cu3O7-δ超导态摩擦因数是正常态值的一半,实验直接证明了电子激励对摩擦能量耗散的作用。为改善室温下YBa2Cu3O7-δ摩擦学性能,掺杂不同质量分数PbO作为润滑组元,制备了PbO/YBa2Cu3O7-δ超导固体润滑复合材料,取得良好效果。PbO掺杂不影响PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料的超导电性,在正常的载荷和滑行速度下15%PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料摩擦因数为0.2至0.3,磨损率为4.35×10-4mm3.(N.m)-1,分析了PbO/YBa2Cu3O7-δ复合材料减摩耐磨机制。

YBa_2Cu_3O_(7-δ)/Ag自润滑复合材料的制备及摩擦学性能研究

利用溶胶-凝胶方法合成高温超导YBa2Cu3O7-δ(YBCO)纳米粉体,分别以纯Ag和AgNO3向YBCO中掺杂金属银,制备了具有超导性能的固体润滑复合材料,并对其组织和摩擦学性能进行了研究。结果表明YBCO室温下摩擦因数大,以2种方式加入适量Ag后,得到从室温至500℃摩擦因数在0.15左右的固体润滑材料。XRD、SEM、EDS金相分析表明,分布在YBCO晶粒间的Ag微粒有效抑制微裂纹的萌生和扩展,改善了陶瓷YBCO的脆性。常温和高温下,复合材料都表现出低而稳定的摩擦因数,其机制是Ag颗粒在复合材料基体上形成转移膜,Ag的加入量以质量分数10%为最佳,尤其是由AgNO3制备出的复合材料,Ag颗粒粒径更小,分布更加均匀,表现出更好的性能。

YBa2Cu3O7能隙及低温电子比热容的第一性原理计算

用电子密度泛函方法(DFT)对YBa2Cu3O7晶胞39个原子模型系统计算了其能隙随温度的变化规律,并在能隙计算基础上,应用电子比热的双极化和热激发的极化子模型计算了电子比热及其系数随温度的变化关系。计算结果表明:超导能隙在超导临界温度点93K附近有不为零的极小值;能隙曲线中的几个转折温度点依次分别与Tc,T*和T0相对应;在Tc^T*温度范围,超导态消失,但有反铁磁自旋相干引起的自旋能隙的存在;在T*~T0温度范围,有周期性条纹相产生的电子密度波引起的能隙的存在;在T=T0,电子比热系数发生了从增大到减小的转折变化。

化学溶液沉积法制备YBa_2Cu_3O_7超导薄膜

用钇、钡、铜的环烷酸盐溶液为原料,采用化学溶液沉积法在LaAlO3(001)衬底上制备了YBa2Cu3O7超导薄膜.X射线衍射分析表明薄膜主要沿[001]方向外延生长.原子力显微研究显示晶粒排列严密、整齐有序,表面也较为平整.电阻测量显示该薄膜的超导起始转变温度为87K.本方法有望应用于大面积高温超导薄膜及带材的制备.