Bi_2O_3掺杂对TSMTG法单畴YBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将Bi2O3掺杂到YBCO超导块材中,研究了Bi2O3掺杂含量对单畴YBCO超导块材生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,在YBa2Cu3O7-δ(Y123):Y2BaCuO5(Y211)=1:0.4不变的情况下,掺杂的Bi2O3粉体在样品内部均生成了Y2Ba4CuBiOx纳米粒子.当Bi2O3添加量x≤1.5wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,且样品的磁悬浮力随着Bi2O3掺杂量的增加而增大;当x1.5wt%时,YBCO超导块材的单畴区域随着Bi2O3掺杂量的增加而逐渐减小,且随机成核现象严重,磁悬浮力降低;当x=1.5wt%时,样品的磁悬浮力最大.该结果对缩短样品制备的周期及进一步提高超导块材性能具有十分重要的意义.     

Y2Ba4CuBiOx掺杂对单畴YBCO块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)成功地将纳米Y2Ba4CuBiOx(YBi2411)引入了YBCO超导块材,研究了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材晶体生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明,YBi2411在YBCO超导块材中呈现出直径约100 nm～200 nm的纳米点状粒子和直径约100 nm～200nm,长约2μm的纳米棒状粒子.当YBi2411添加量x≤8 wt%时,样品均可长成完整的单畴YBCO超导块材,样品的磁悬浮力随着YBi2411掺杂量的增加而增大;当x≥8 wt%时,样品均可长成一定的单畴区,但随着YBi2411掺杂量的增加,YBCO超导块材的单畴区域逐渐减小,且随机成核现象越来越严重,同时磁悬浮力逐渐减小;当x=8 wt%时,样品磁悬浮力最大.在此基础上,结合超导材料的微观形貌,分析了YBi2411掺杂量对单畴YBCO超导块材磁悬浮力的影响.     

Gd_2Ba_4CuNbO_y掺杂对单畴GdBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构方法(TSMTG),制备出了配比为GdBa2Cu3O7-δ(Gd123):Gd2BaCuO5(Gd211):Gd2Ba4CuNbOy(GdNb2411)=1:(0.4-x):x的系列单畴GdBCO超导块材(其中x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.12,0.14,0.16),并研究了不同GdNb2411掺杂量对样品生长形貌和磁悬浮力的影响.结果表明:在该掺杂范围内,均有可能制备出单畴GdBCO超导块材,且样品的表面生长形貌与掺杂量x密切相关.当x≤0.06mol时,样品上表面光滑平整且四径分明,表现出通常的单畴形貌;当x≥0.08mol时,样品的单畴区域不再光滑和平整,表面出现褶皱,且随着掺杂量的增加,单畴区域越来越小.样品的磁悬浮力测试结果表明:随着掺杂量的增加,其磁悬浮力先增大后减小,当x=0.06mol时,样品的磁悬浮力达到最大25N.实验结果对研究纳米粒子的磁通钉扎作用及进一步提高GdBCO超导块材的性能有重要意义.     

用新固相源制备单畴GdBCO超导块材的顶部籽晶熔渗生长方法

以Gd2O3+xBaCuO2(其中x=1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.5)配制固相源代替传统的Gd2BaCuO5(Gd211)固相源,用Y2O3、CuO和BaCuO2配制的液相源代替由GdBa2Cu3O7-y和Ba3Cu5O8配制的传统液相源,采用顶部籽晶熔渗生长方法,制备了系列单畴Gd-Ba-Cu-O(GdBCO)超导块材,并对所得样品的生长形貌、磁悬浮力和微观结构进行了分析和研究。结果表明:当新固相源中BaCuO2相的含量x为1.0~2.5时,均可以制备出良好的单畴GdBCO超导块材;样品的磁悬浮力随着x增大呈现先增大后减小的趋势,其中x=1.8的样品,磁悬浮力达到最大值33N,优于用Gd211固相源制备的同尺寸的GdBCO块材。样品的微观形貌表明,在GdBCO超导体内有大量纳米量级粒子,尺寸为2~450nm。使用该新成分固相源制备超导块材只需制备一种先驱粉,简化了实验步骤,缩短了制备周期,提高了制备效率。     

单畴YBa2Cu3Oy(123)(YBCO)超导体晶粒取向对磁悬浮力的影响

制备了具有不同晶粒取向的单畴YBa2Cu3Oy(YBCO)大块超导体．在液氮温度下，研究了晶粒取向对YBCO块材磁悬浮力的影响．发现在样品和磁场固定不变的条件下，磁悬浮力的大小与磁场和晶粒方向之间的夹角密切相关．磁场强度H平行于样品c轴时，磁悬浮力的值比H垂直c轴时高出两倍多，因此在实际应用中必须考虑材料的这一各向异性．另外，在分析实验结果的基础上，发现永久磁体与超导体间的磁悬浮力可以很好地用双指数函数描述。     

过量Y2O3的添加对熔融织构YBCO大块性能的影响

研究了不同添加量Y₂O₃对熔融织构YBCO大块超导体的熔化生长温度、显微结构及其超导性能的影响. 结果发现, 随着Y₂O₃添加量的增加, YBCO材料的熔化生长温度降低, 而其固态反应温度并无明显变化. YBCO块材的磁悬浮力随着Y₂O₃添加量的增加, 先增加后减小而出现了一个峰值, 其最佳的添加量约为10(质量百分数)左右. 结合这组样品的初始成分及显微组织, 分析了Y₂O₃的添加对YBCO超导性能的影响, 并制备出了高质量的YBCO超导块材.     

聚磁材料及其宽度对单畴GdBCO超导体磁悬浮力的影响

通过对单畴GdBCO超导体和组合磁体在液氮温度、零场冷、轴对称情况下磁悬浮力的测量,研究了组合磁体中间聚磁材料及其宽度对单畴GdBCO超导块材磁悬浮力的影响.实验结果表明,当组合磁体中间材料为环氧树脂(无聚磁性)时,随着聚磁极宽度从0mm增加到14mm,超导体的最大磁悬浮力先从9.9N增加到12.16N,然后又减小到11.1N,磁悬浮力最大值(12.16N)是在聚磁极宽度为8mm时获得;当组合磁体中间材料为铁(聚磁性)时,随着聚磁极宽度从0mm增加到14mm,超导体的最大磁悬浮力先从9.9N增加到12.4N,然后又减小到11.7N,磁悬浮力最大值(12.4N)是聚磁极宽度为6mm时获得;此外,在聚磁极宽度变化范围内,聚磁材料为铁时的最大磁悬浮力明显大于环氧树脂片(无聚磁性)时的最大磁悬浮力.这些结果说明,只有通过科学合理地设计磁体组合及其聚磁材料和宽度,才能获得较高的磁场强度,有效地提高超导磁悬浮力特性.     

磁感应屏蔽电流沿纵向的传输性能对YBCO块材磁悬浮力的影响

用一种新的抽层方法直接研究了磁感应屏蔽电流沿纵向的传输对单畴YBCO大块超导体磁悬浮力的影响. 将直径为30 mm, 厚度为7 mm的单畴YBCO块材, 从其半高处沿平行于样品上表面的方向用线切割机逐步切成两个薄片. 每次切进5 mm, 且在每次切割前后均要测试样品的磁悬浮性能, 结果表明, 任何小的抽层都会降低超导体的磁悬浮性能. 这是由于抽掉的薄层减小了超导体上部和下部之间的接触面积, 阻断了感应电流沿纵向的传递, 从而减小了对磁悬浮力有贡献的有效面积系数. 当样品被分成两半时, 样品的磁悬浮力衰减为原来的50%, 且样品的磁悬浮力正比于平行于样品上表面的有效面积系数.     

掺铁铌镁酸铅一钛酸铅单晶的光折变效应

采用助溶剂法生长了掺杂量分别为0．1wt％和0．01wt％的0．67PMNT-0．33PT单晶．利用二波耦合实验研究了掺铁的弛豫铁电单晶0．67Pb（Mg1／3Nb2,3）03-0．33PbTi03（PMN．PT）的光折变性能．本文测试了样品的消光光谱、电光系数、光诱吸收电场和光电导．最大的增益系数达到了21cm-1,是无掺杂的PMN-PT晶体的两倍．光栅形成速率随铁浓度的升高而降低．     

Y-211与Y2O3掺杂的熔融织构YBCO的超导钉扎效应及微结构研究

采用顶部籽晶熔融织构法,结合Y_2O_3和Y-211掺杂制备了高质量的准单畴YBCO块材.Jc测量结果表明,对于Y_2O_3掺杂的YBCO块材,其临界电流密度Jc在10K温度和0.6T磁场下达到1.60×10~6A/cm~2,用合作钉扎理论可推得,其在70K温度和2T磁场下为1.24×10~4/cm~2。扫描电镜观察结果表明,掺杂Y_2O_3所形成的Y-211粒子是柱状的,而掺杂Y-211在母体材料中是球形的,其尺寸接近纳米粒子。掺杂Y_20_3比Y-211更能增强磁通钉扎效应并有效地改善样品的生长状况。Y-211粒子与超导母体材料之间的界面对磁通钉扎起主要作用,Y-211粒子作为强钉扎中心属于界面钉扎。     

Nanoengineering of Flux Pinning Sites in High-Tc Superconductors

Volume pinning forces were determined for a variety of bulk high-Tc superconductors of the 123-type from magnetization measurements. By means of scaling of the pinning forces, the acting pinning mechanisms in various temperature ranges were identified. The Nd-based superconductors and some YBCO crystals exhibited a dominating pinning of the δTc-type (i.e. , small, superconducting pinning sites). In contrast to this, the addition of insulating 211 particles provided pinning of the δ/-type; providing effective pinning in the entire temperature range acting as a "background" pinning mechanism for the peak effect. Due to the small coherence lengths of the high-Tc compounds, effective pinning sites are defects or particles of nanometer size relative to ζ3. Integral magnetic measurements of the magnetization as a function of temperature in large applied magnetic fields (up to 7 T) revealed that practically all high-Tc compounds were spatially inhomogeneous, which could be caused by oxygen deficiency (YBCO)     

Ca[（Li1／3Nb2／3）0．95Zr0．15]O3＋δ陶瓷的低温烧结

研究了ZnO—B2O3-Na2O（ZBN）玻璃及B2O3复合掺杂对陶瓷的烧结性能及微波介电特性的影响．研究表明,在990℃,掺入质量分数3wt％ZBN＋0．7wt％B2O3,陶瓷微波介电性能最佳：εt=31．8,Qf=13230GHz,τf=-5．2ppm／℃．     

Sm2O3掺杂Ce2O3的加入量对YBa2Cu3O7-δ界面性能的影响

固体氧化物燃料电池(SOFC)具有稳定性高、寿命长、污染低等优点,是二十一世纪的绿色能源之一。当前SOFC阴极通常采用掺杂的ABO3钙钛矿型材料。这类材料在高温下具有较高的导电率和催化活性,但中温化是SOFC的趋势,高温下常用的La(Sr)MnO3阴极材料在中温下性能下降,不能满足中温下电导率的要求。本论文尝试采用柠檬酸燃烧法来制备YBa2Cu3O7-δ,并在YBCO中加入一定量的Sm2O3掺杂的Ce2O3(SDC)作为SOFC的阴极材料,通过对阻抗分析,研究了SDC掺杂量、烧结温度等对该阴极材料性能的影响。实验结果表明:随着SDC的掺杂量x(0≤x≤50%)和烧结温度的升高,阴极材料的界面阻抗减小。在SDC的掺杂量为50%时,且在800℃下烧结得到的烧结体界面阻抗最小,其界面比电阻仅为0.1353ohm/cm2(800℃),这标志着掺杂SDC的YBCO作为中温固体氧化物燃料电池的阴极材料时非常具有发展前景的。     

采用顶部籽晶熔融辅助熔渗法制备高性能单畴GdBCO超导块材

在顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)的基础上,本文采用熔融织构生长(MTG)辅助法制备高性能大尺寸单畴GdBCO超导块材,并且对样品的生长形貌、晶体界面生长结构、磁悬浮力以及捕获磁通进行了研究分析.研究结果表明,采用顶部籽晶熔融辅助熔渗生长工艺可以有效地提高NdBCO籽晶的利用率,抑制样品在生长过程中产生随机成核现象,从而大大地提高制备单畴样品的有效率.此外,用新的生长工艺还有助于提高GdBCO样品的性能.     

Y2O3掺杂对钛酸锶钡基陶瓷结构及介电性能的影响

采用固相反应方法制备出（1-x）Ba 0.2Sr0.8Ti0.98Zn0.04O3＋xY2O3（x=0,0.02,0.025,0.03）陶瓷材料,并研究Y2O3掺杂对BST-Zn陶瓷样品结构和介电性能的影响,得到以下结论：（1）一定量的Y2O3掺杂,可使BST-Zn陶瓷的晶胞体积增大,晶粒尺寸减小;（2）频率为10Hz时,当掺入2%Y 2 O 3时,ε＆#39;最大值可达到885,此时介电损耗为0.024;（3）Y 2 O 3掺入使得低温的弥散相变转化向极化玻璃化转变,并在250K和350K附近出现新的弛豫过程.     

（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04T i0.98O3陶瓷结构及介电性能的研究

采用传统固相反应方法,制备了（Ba0.2Sr0.8）1-1.5xBixZn0.04Ti0.98O3（x=0.00、0.01、0.02、0.03）陶瓷材料,用X射线衍射、扫描电子显微镜和变温介电谱方法,对它们的晶格结构、微观形貌和复介电常数进行了测量和分析.结果表明：1）Zn2＋和Bi3＋进入到Ba0.2Sr0.8TiO3晶格中并与之形成ABO3钙钛矿型固溶体;2）随Bi2O3掺入,陶瓷的室温晶系结构由立方相转变为四方相,同时出现在约120K的弥散相变转化为弛豫相变;3）Bi2O3掺杂对晶粒生长有明显的抑制作用,但晶粒之间的连接性增强,陶瓷的致密度增加;4）当T=300K,f=1Hz,当Bi3＋的掺杂量为0.01mol时,陶瓷样品室温介电常最大（ε＇=1529.95）,此时室温介电损耗值为最大（tanδ=3.366×10-2）.上述结果为该类陶瓷掺杂改性研究,以及弛豫相变机制探索提供参考.