非常规超导体的核磁共振研究新进展

核磁共振作为一种重要的谱学研究手段,在非常规超导体的机理研究中发挥了极其重要的作用.近年来随着新型非常规超导材料的发现,对应的核磁共振研究也有了许多新的进展,这些工作对非常规超导电性的机理研究起到了积极的推动作用.本文将就核磁共振技术在奇宇称超导体、铜基高温超导体和笼目结构超导体这三类超导材料中的若干最新研究进展进行一个有针对性的概述和梳理.在奇宇称超导体研究方面,将重点介绍铬基超导家族A₂Cr₃As₃中铁磁量子临界点顺磁侧的超导相图的研究和自旋三重态超导的实验证据,非中心超导体YPtBi中反铁磁自旋涨落及非常规的自旋单态和自旋三重态混合的超导态的发现.在铜氧化物超导体和笼目结构超导体研究方面,将重点介绍YBa₂Cu₃O_y中强磁场诱导的电荷密度波序出现3倍晶胞(λ=3b)公度性的微观实验证据,笼目结构超导体CsV₃Sb₅中电荷密度波序和电子关联随压力的演化.希望本文对后续超导电性的机理研究、材料探索及实际应用能起...     

退极化场对Ba0.5 Sr0.5 TiO3外延薄膜的铁电和介电性能的影响

基于Ginzburg-Landau-Devonshire唯象理论,定性研究了在有或无退极化场情形下外延Ba_0.5Sr_0.5TiO₃薄膜的铁电和介电性能随厚度的依赖特性。结果表明:与无退极化场相比,退极化场的存在使薄膜极化强度空间分布更均匀,抑制了系统的平均极化强度,降低了相变温度(ΔT_c),但增加了临界厚度(Δh_c、Δh_m)和调谐率(Δφ),尤其在电极弱补偿情况下更加显著,厚度为100 nm时薄膜的ΔT_c、Δh_c、Δh_m和Δφ分别约为-57.5 ℃、15 nm、40 nm和20%;外延薄膜的介电性能取决于极化强度对外加电场的响应能力,而非极化本身,这一观点可从完全相反的极化强度和调谐率厚度依赖性趋势充分证明。     

钒基笼目AV3Sb5(A=K,Rb,Cs)体系的超导序参量及高压研究

笼目晶格具有本征的几何阻挫,长期以来是研究量子磁性的重要平台.近年来,笼目晶格金属中的狄拉克费米子、平带、范霍夫奇点等能带结构及其调控受到了广泛关注.其中,钒基笼目AV₃Sb₅(A=K, Rb, Cs)体系具有非常规电荷密度波(CDW)及与其共存的超导,近期涌现了大量针对其物理性质和机制的研究工作.基于浙江大学关联物质研究中心在AV₃Sb₅体系中开展的一系列工作,本文对AV₃Sb₅中超导序参量对称性、超导与CDW的关系、超导的高压调控等方面的研究进行介绍.这些研究表明,无论CDW是否与超导共存, CsV₃Sb₅都保持无能隙节点的超导序参量,且超导能隙大小对压力或应力调控高度敏感.在静水压调控下, AV₃Sb₅中的CDW随着压力的增加被逐渐抑制,与超导的相互作用表现为竞争,没有CDW量子临界点的特征.在AV₃Sb₅中的CDW被压...     

电子顺磁共振研究巨磁电阻锰氧化物La0.67 Ca0.33 MnO3的顺磁到铁磁的相变

采用高温固态反应法制备了具有钙钛矿结构的多晶氧化物La_0.67Ca_0.33MnO₃, 利用X射线衍射、 电子顺磁共 振等实验技术研究其结构和顺磁到铁磁的磁性相转变. 电子顺磁共振实验可以观测到样品在磁有序转变温度 (T_c) 附近的动态磁性相转变, 并且与磁化强度的实验结果一致. 对T_{c附近的磁性相转变进行了分析.}     

MgB2制备过程中退火效应和热稳定性的实验研究

报道了关于 MgB₂ 超导体制备过程中的退火效应和热稳定性的实验研究。把硼片在不同的温度 Mg 气氛中退火不同时间得到 MgB₂,制备样品的测量结果显示制备 MgB₂ 的合适温度范围是 700～1000℃,并且较高的制备温度下只需要相对短的退火时间内就能得到较高转变温度的样品。热稳定性实验的结果显示在没有 Mg 的气氛中 MgB₂ 在 700℃ 下是稳定的,从 800℃ 开始分解,直到完全失去超导电性。实验还观测到利用 MgB₂ 混合物薄膜前驱代替硼片制备 MgB₂ 时,在 600℃ 退火时样品就显示超导电性。     

应变诱导外延Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜铁电介电性能的频率依赖特性

基于修正的Landau-Devonshire唯象理论和Landau-Khalatnikov方程，研究了不同失配应变下外延Ba_0.6Sr_0.4TiO₃薄膜相稳定性和频率依赖的铁电介电性能。结果表明:室温下铁电c相、正交aa相和顺电相为稳态相且均为二级相变；在0.1 kHz的外加电场频率下，压应变增加了c相的面外剩余极化强度(P_r)和矫顽场(E_c)，而拉应变增加了aa相的面内剩余极化强度和矫顽场。此外，随着频率的增加，相界处P_r和E_c均增加，介电常数呈先快速后缓慢的下降趋势，最大调谐率逐渐减小且相应失配应变逐渐趋于零，这主要归因于频率的增加导致相变温度(ΔT_c)升高。进一步计算显示，面外的失配应变移动、调谐率降低和ΔT_c分别为0.017%、10.6%、7.3 ℃，其与面内结果(0.019%，9.7%，7.7 ℃)相近。     

自旋密度波对有次近邻互作用超导体的影响

本文研究具有次近邻互作用的2 1维BCS型超导体与自旋密度波共存的系统。在平均场近似下,应用含温度格林函数方法讨论自旋密度波序参量M对超导相变温度Tc的影响。计算表明不可能出现自旅密度波提高Tc的情况,而当M较大时,往往破坏超导电性。     

基于二元回归法准确快速预测天然气纯组分黏度

为了准确快速预测天然气纯组分的黏度,基于多元函数微积分计算原理,提出了一种新的天然气纯组分黏度的二元回归分析方法,将黏度拟合为温度和压力表示的函数μ=f（T,p）。在所研究的温度、压力范围内（230 K≤T≤450 K,p≤20 MPa）,根据定温下黏度的μ-p曲线簇变化规律,以纯组分的临界温度T_c的范围为基准,将天然气各组分分为3类：T_c≤230 K,T_c≥450 K和230 K < T_c < 450 K,并针对前两类组分,分别以CH₄、iC₅H₁₂为例,对其黏度数据进行回归分析,得到黏度与温度、压力的函数关系式。将回归分析预测结果分别与数据源reference fluid properties（REFPROP）软件及实验数据对比,结果表明：预测结果与REFPROP及实验数据的平均相对误差均小于1%,满足工程精度要求。     

从硼泥中提取硅、硼的新工艺

以硼泥为原料,硼泥与碳酸钠混合后在900℃下焙烧2h,采用碱浸法回收焙烧后硼泥中的SiO₂和B₂O₃.通过TG-DSC曲线分析了焙烧阶段的反应过程.通过单因素试验研究了碱浸阶段:n(NaOH)/n(SiO₂)、反应温度、反应时间、液固质量比等条件对硼泥中的SiO₂和B₂O₃提取率的影响.通过正交试验,确定了影响SiO₂提取率各因素之间的主次关系依次为:n(NaOH)/n(SiO₂)＞液固质量比＞反应时间＞反应温度,影响B₂O₃提取率各因素之间的主次关系为:反应时间＞反应温度＞n(NaOH)/n(SiO₂)＞液固质量比.最佳的回收条件:n(NaOH)/n(SiO₂)为25,反应温度为50℃,反应时间为40min,液固质量比为8,在此条件下SiO₂的提取率为83.11%,B₂O₃的提取率为75.28%.     

YBCNO中相变、超导转变温度和结构块的关联

用热重分析,扫描量热分析,直流磁测量和变温X, 射线衍射对固态反应法制作的YBa₂Cu_3-xNi_xO_7-δ (x=0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25)多晶样品进行了物性分析和Rietveld拟合。热分析发现熔化前在400℃和850℃分别存在2个相变,仔细测量得出相变发生时随掺杂量增加,失重量和吸热量减少,超导转变温度T_c降低。结合YBCO中氧扩散机制和块模型,相变机理解释如下:400℃的相变直接来自于岩盐块,对应于正交- 四方转变的起点;850℃相变对应于正交- 四方转变的终点,此时Cu(2), O面中的O(2)和O(3)重排,一些O通过O(4)桥原子进入O(1)位,最后逸出晶胞,因而850℃相变与钙钛矿关系密切。拟合结果证实了这点。钙钛矿块和岩盐块的块间结合能计算表明:随掺Ni量增加,块间结合能升高,T_c降低。说明局域结构变化对超导电性和热性能具有独特的影响。     

单量子系统中基于相干度量的态排序

在单量子系统中,利用相干度量的定义及其性质,基于不同相干度量分别研究纯态和混合态的态排序,并给出C_max,C_v-max与C_r,C_I,C_l1的态排序结果.结果表明：C_r,C_Ι,C_H对纯态提供相同的态排序,该态排序结果对混合态不成立;不同于纠缠度量,2个相干度量在纯态中的序关系对任意态未必有相同结果.     

水热法合成磁性纳米微球NiFe2O4及其电化学稳定性分析

采用Ni(NO₃)₂·6H₂O和FeCl₃·6H₂O混合水热法合成纳米NiFe₂O₄粉体, 通过X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对样品进行表征, 并对其进行充放电循环测试. 实验结果表明： 生成的纳米NiFe₂O₄粉体为准晶型, 呈球状, 结晶度高, 晶型完好, 粒径分布均匀; 第1,30,50,70次的充放电比容量分别为（997,1 019）,(726,750.2),(560.9,578.4),(514.8,528.2)(mA·h)/g, 表明NiFe₂O₄具有较好的电化学稳定性.     

w(CaO)/w(Al2O3)对钙铝基保护渣结晶性能的影响

利用热丝法测试技术,结合扫描电镜和能谱分析,研究了不同w(CaO)/w(Al₂O₃)条件下钙铝基保护渣的结晶性能.结果表明,较低w(CaO)/w(Al₂O₃)下,保护渣结晶物相为LiAlO₂和CaO·Al₂O₃.其析出由渣中的Li⁺离子和Ca²⁺离子分别对高聚合度铝氧四面体结构的电荷补偿所致.而且,Li⁺离子优先参与,LiAlO₂优先析出.较高w(CaO)/w(Al₂O₃)下,结晶物相转变为LiAlO₂和3CaO·Al₂O₃.其变化原因为,CaO相对质量分数提高,保护渣聚合度降低,Ca²⁺离子和低聚合度铝氧四面体结构单元Q²结合而形成3CaO·Al₂O₃并析出.随着w(CaO)/w(Al₂O₃)由1.13提高至1.82,钙铝基保护渣析晶能力先减弱然后增强.在w(CaO)/w(Al₂O₃)为1.50和1.82时分别具有最弱和最强的析晶能力.     

O2/CO2气氛下乙烷可燃极限的实验研究和计算

可燃极限是表征燃烧特性的重要参数之一.本文以5L圆柱形反应器为基础,搭建了可燃极限实验系统,对O₂/CO₂气氛下乙烷的可燃极限进行研究,并与空气气氛下乙烷的可燃极限进行了对比.结果表明,高浓度的CO₂降低了可燃气的可燃上限,提高了可燃气的可燃下限,分析了高浓度CO₂对可燃极限的影响机理.根据热理论,推导出C₂H₆/O₂/CO₂可燃极限的计算方法,将实验值与计算值进行比较,平均绝对偏差在2.2%以内,两者吻合较好.     

缝洞型碳酸盐岩油藏注气吞吐EOR效果评价

缝洞型碳酸盐岩稠油油藏以大型溶洞、溶蚀孔洞及裂缝为主要储集空间,非均质性极强,针对此类油藏,注气吞吐是一种有效的开发方式。为了探索缝洞型碳酸盐岩油藏注气吞吐开发效果,设计并制作了适用于缝洞型油藏吞吐室内物理模拟实验装置,从换油率、产气速率、产气量等方面对比分析了4种吞吐介质（CO₂、N₂、先注CO₂后注N₂、先注N₂后注CO₂）的吞吐效果,分析了作用机理。实验结果表明：注气吞吐提高采收率效果显著,最低换油率的N₂吞吐也能达到0.422;CO₂与N₂混合气吞吐中,CO₂溶于原油中能使其黏度降低,N₂由于重力分异作用占据缝洞高部位形成气顶,这种协同作用使得CO₂与N₂混合气吞吐效果好于单一注气吞吐;而在注气顺序上先注N₂后注CO₂吞吐效果更加明显,换油率可达0.861。缝洞型油藏注气吞吐开采是一种行之有效提高采收率的方法,先注N₂后注CO₂混合气吞吐可获得更显著的开发效果。