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分子半导体改性聚合物复合电介质研究进展

高分子通报 2024年第7期37卷 868-877页

作者：刘芾源佟辉曹诗沫臧丽坤北京科技大学化学与生物工程学院北京100083 中国科学院电工研究所微纳加工技术与智能电气设备研究部北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

薄膜电容器因具有功率密度高、损耗低、循环寿命长、安全环保等特点而被广泛应用于智能电网、风力发电、电动汽车、脉冲功率系统等领域。电介质是决定薄膜电容器性能的关键,但材料中的缺陷、杂质等在高温、高电场下产生泄漏电流,使薄膜... 详细信息

薄膜电容器因具有功率密度高、损耗低、循环寿命长、安全环保等特点而被广泛应用于智能电网、风力发电、电动汽车、脉冲功率系统等领域。电介质是决定薄膜电容器性能的关键,但材料中的缺陷、杂质等在高温、高电场下产生泄漏电流,使薄膜电容器的储能性质急剧降低,难以在热、电耦合场下获得高能量密度。向聚合物电介质中引入微量有机分子半导体的改性方式可使电介质中产生能量陷阱捕获载流子、抑制泄漏电流,从而降低电导损耗,提高充放电效率。本文综述了通过向聚合物基体中引入有机分子半导体提升电介质高温储能性质的方法,讨论了有机小分子半导体、聚合物分子半导体改性对储能性质的影响机制,并展望了相关领域未来的发展方向。

关键词：有机小分子半导体聚合物分子半导体复合电介质泄漏电流高温储能

CFN/CO及其分解气体与环氧树脂的相容特性分析

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电工技术学报 2024年

作者：段竣然颜湘莲高克利刘伟秦明辉韩冬张国强中国科学院电工研究所科大智能电气技术有限公司中国电力科学研究院有限公司中国科学院大学国网安徽省电力有限公司电力科学研究院

全氟异丁腈(C4F7N)混合气体绝缘电气设备正处于研发与小规模应用阶段，气固材料的相容性是普遍关注的问题之一。该文以氦气(He)为对照组，以气体电气设备常用的固体绝缘材料双酚A型环氧树脂为研究对象，开展了70℃和100℃条件下为期28... 详细信息

全氟异丁腈(C4F7N)混合气体绝缘电气设备正处于研发与小规模应用阶段，气固材料的相容性是普遍关注的问题之一。该文以氦气(He)为对照组，以气体电气设备常用的固体绝缘材料双酚A型环氧树脂为研究对象，开展了70℃和100℃条件下为期28天的相容性热加速试验。从气体组分、固体表面形貌、表面化学性质、玻璃化转变温度等方面评价了C4F7N/CO2混合气体及其分解气体两种气氛与双酚A型环氧树脂材料的相容特性。结合α-Al2O3掺杂微粒与环氧树脂基体的界面区理论，分析了环氧树脂试样电学性能的变化规律。研究结果表明，综合考虑气体与固体的相互作用，C4F7N/CO2及其分解气体与双酚A型环氧树脂具有良好的气固相容性。

关键词： C F N CO 分解气体双酚A型环氧树脂气固相容性

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导模共振滤波器用二氧化钛薄膜制备及研究

光学学报 2023年第9期43卷 294-300页

作者：张贺平奕晨屈飞中国科学院电工研究所微纳加工技术和智能电气设备研究部北京100190

利用原子层沉积技术在具有二维结构的石英玻璃上制备出二氧化钛(TiO_(2))薄膜,并在不同的温度下进行退火处理。对样品的晶体结构、表面形貌、表面粗糙度以及光谱特性进行研究,结果表明:当热处理温度为200~400℃时,所制备的二氧化钛薄膜... 详细信息

利用原子层沉积技术在具有二维结构的石英玻璃上制备出二氧化钛(TiO_(2))薄膜,并在不同的温度下进行退火处理。对样品的晶体结构、表面形貌、表面粗糙度以及光谱特性进行研究,结果表明:当热处理温度为200~400℃时,所制备的二氧化钛薄膜具有较好的锐钛矿结构,无其他杂相存在。随着热处理温度的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,薄膜折射率变大,但表面粗糙度均小于0.4 nm。研究了由单层二维结构光栅和光波导层(二氧化钛薄膜)组成的导模共振滤波器,采用严格耦合波理论分析了该装置在不同条件下的光谱特性。结果表明,通过改变光波导层二氧化钛薄膜的折射率,可以控制该装置共振波长的位置,并保持窄线宽特性。该装置的波长控制范围为946.9~967.9 nm,半峰全宽小于0.8 nm。

关键词：薄膜二氧化钛原子层沉积导模共振严格耦合波理论共振波长

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单晶和多晶硒化锡的热电性能差异

稀有金属材料与工程 2020年第7期49卷 2234-2239页

作者：米红星李焕勇乔存云张挺韩立徐菊中国科学院大学北京100037 中国科学院电工研究所微纳加工技术与智能电气设备研究部北京100190 西北工业大学陕西西安710072 中国科学院理化技术研究所人工晶体研究发展中心北京100190

硒化锡材料因为其优良的热电优值(ZT)性能,有巨大的热发电应用潜力。对比了单晶和多晶硒化锡在热力学和电输运性能方面的差异。其中,单晶样品是通过布里奇曼法合成的,多晶样品则是通过熔融、粉碎和放电等离子烧结(SPS)技术合成的。热电... 详细信息

硒化锡材料因为其优良的热电优值(ZT)性能,有巨大的热发电应用潜力。对比了单晶和多晶硒化锡在热力学和电输运性能方面的差异。其中,单晶样品是通过布里奇曼法合成的,多晶样品则是通过熔融、粉碎和放电等离子烧结(SPS)技术合成的。热电性能的测量是通过四探针法和激光闪射法完成的。结果表明:单晶样品的功率因子是多晶的2倍,而热导率也是多晶样品的3倍左右,这直接导致了单晶和多晶的最高ZT值差异不大。单晶硒化锡在823 K处取得最高热电优值(ZT)为0.65,而多晶则是在923K取得最高ZT为0.5。

关键词：硒化锡热电性能单晶多晶热导率

基于环丁烷四甲酸酐的脂环聚酰亚胺介电性能研究

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高分子学报 2022年第12期53卷 1514-1522页

作者：曹诗沫朱家峰罗金鹏刘雪芃徐菊佟辉中国科学院电工研究所微纳加工与智能电气设备研究部北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049

商品化聚酰亚胺由于含碳量高,发生击穿时容易产生积碳导致相应的金属化薄膜电容器层间短路失效.为改善这一问题,从分子设计出发,选用含四元脂环结构的环丁烷四甲酸二酐(CBDA)作为二酐单体,向聚酰亚胺分子结构中引入低碳氢比的脂环结构,... 详细信息

商品化聚酰亚胺由于含碳量高,发生击穿时容易产生积碳导致相应的金属化薄膜电容器层间短路失效.为改善这一问题,从分子设计出发,选用含四元脂环结构的环丁烷四甲酸二酐(CBDA)作为二酐单体,向聚酰亚胺分子结构中引入低碳氢比的脂环结构,制备脂环聚酰亚胺,其介电性能优异,介电常数为3.83~4.74,损耗因子为0.49%~1.29%,最高击穿场强和理论能量密度分别为547 MV/m和5.91 J/cm3.并且,由于碳氢比降至1.16~1.29,远低于商品化聚酰亚胺,大大改善击穿点处的积炭行为,从而有利于相应金属化薄膜电容器的自愈性.

关键词：聚酰亚胺脂环结构介电性能自愈性

热压烧结及轧制工艺对CuCr/CNTs复合材料组织与性能的优化

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材料导报 2021年第2期35卷 2078-2085页

作者：李健左婷婷薛江丽茹亚东赵兴科高召顺韩立肖立业北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 中国科学院电工研究所多学科交叉研究中心北京100190 中国科学院洁净能源创新研究院大连116000 中国科学院电工研究所微纳加工技术与智能电气设备研究部北京100190

基于电工材料高电导、高强度的发展需求,本工作通过粉末真空热压烧结成功制备出微量Cr元素掺杂的功能化碳纳米管增强铜基复合材料(CuCr/CNTs),系统研究了热压烧结及轧制工艺对复合材料电导率和力学性能的影响。研究发现,在烧结温度为90... 详细信息

基于电工材料高电导、高强度的发展需求,本工作通过粉末真空热压烧结成功制备出微量Cr元素掺杂的功能化碳纳米管增强铜基复合材料(CuCr/CNTs),系统研究了热压烧结及轧制工艺对复合材料电导率和力学性能的影响。研究发现,在烧结温度为900℃、保温1 h、保压压力为50 MPa的工艺下,样品的电导率高达96.2%IACS,硬度为73.0HV。通过对微观组织与性能的分析,发现热压烧结工艺显著影响基体晶粒的尺寸以及界面处碳化物的数量,界面处适量Cr 3C 2纳米相的存在可以改善界面润湿性,增强界面结合,有利于电流传递和载荷传递。通过进一步冷轧,CNTs定向排列并均匀分散,样品的电导率和力学性能均有提升,在电导率保持96.6%IACS时,其屈服强度可达311 MPa,拉伸强度达到373 MPa,具有非常好的工程应用前景。

关键词： Cu/CNTs复合材料真空热压烧结轧制界面结构电导率力学性能

基于FIB/HPCVD的MgB2超导微桥制备

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微纳电子技术 2021年第12期58卷 1100-1107页

作者：张新月李艳丽孔祥东韩立中国科学院电工研究所微纳加工与智能电气设备研究部中国科学院大学

超导微桥是决定超导热电子混频器性能的关键结构,为提高超导热电子混频器的工作温度并拓宽其中频带宽,用超导转变温度约40 K的MgB2超导薄膜制备超导微桥。研究了一种MgB2超导微桥的制备方法。首先利用聚焦离子束(FIB)直写技术在(0001)Si... 详细信息

超导微桥是决定超导热电子混频器性能的关键结构,为提高超导热电子混频器的工作温度并拓宽其中频带宽,用超导转变温度约40 K的MgB2超导薄膜制备超导微桥。研究了一种MgB2超导微桥的制备方法。首先利用聚焦离子束(FIB)直写技术在(0001)SiC衬底上制备出尺寸约1μm×1μm的微桥结构,然后采用混合物理化学气相沉积(HPCVD)法,在带有微桥结构的SiC衬底上生长厚度约20 nm的MgB2薄膜,从而得到MgB2超导微桥。扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)的表征结果显示,微桥处的薄膜致密,晶粒沿垂直于衬底表面的c轴方向生长;原子力显微镜(AFM)分析薄膜的粗糙度约为0.8 nm;电阻-温度(R-T)测试结果表明,MgB2微桥的上超导转变温度约为40.43 K;由电流-电压(I-V)测试结果计算得到MgB2超导微桥的临界电流密度约为1.2×10~7A/cm~2。该工作对基于超导微桥结构的超导热电子混频器等超导电子学器件的制备具有重要的参考意义。

关键词：聚焦离子束(FIB) 混合物理化学气相沉积(HPCVD) MgB2薄膜超导微桥超导热电子混频器

基于CEEMDAN功率分解的火电厂混合储能容量优化配置

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电气工程学报 2024年第1期19卷 57-66页

作者：戴申华王琨玥曹蓓张啸天高萧刘旭中国大唐集团科学技术研究总院有限公司华东电力试验研究院合肥230031 省部共建电工装备可靠性与智能化国家重点实验室(河北工业大学) 天津300130

为了解决火电机组跟随自动发电量指令(Automatic generation control, AGC)响应延迟大、超调大等问题,提出一种基于完全噪声辅助聚合经验模态分解(Complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise, CEEMDAN)的混合储能系统容量优化配置方法。首先,通过某时间段火电机组跟随AGC指令输出曲线,获得混合储能系统需要提供的功率。在此基础上,利用CEEMDAN将需求功率进行分解,获得不同频率下火电机组与AGC指令之间的误差。选择合适的储能元件,构建火电厂响应AGC指令的混合储能系统结构模型,在考虑能量型储能元件磷酸铁锂电池与功率型储能元件飞轮储能系统两类不同储能设备工作特性的情况下进行功率分配。在考虑储能系统荷电状态(State of charge, SOC)、容量与充放电功率等约束下,建立以综合成本最小为目标的容量优化配置模型,将功率分解结果与容量配置模型联合优化,获得最优功率分配情况和对应的储能配置方案。提供工程案例分析,结果表明所提方法可以有效弥补火电机组跟随AGC指令的延迟功率响应,提高火电机组供电可靠性和经济效益,同时相较于单一储能元件,本方案所设计混合储能系统拥有更优经济性。

关键词： AGC指令混合储能 CEEMDAN 容量配置

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微型阵列束闸电子束偏转特性研究

电子显微学报 2023年第2期42卷 171-179页

作者：张雨露张利新刘俊标王文博殷伯华韩立中国科学院电工研究所微纳加工技术与智能电气设备研究部北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

为了降低微型阵列式束闸边缘场和邻近电场对多束电子束的偏转影响和串扰,本文以3×3阵列束闸为研究对象,利用COMSOL Multiphysics中的静电和带电粒子追踪模块,研究束闸长宽比、隔离接地极和束闸上方增加接地层对电子束偏转的影响。研究... 详细信息

为了降低微型阵列式束闸边缘场和邻近电场对多束电子束的偏转影响和串扰,本文以3×3阵列束闸为研究对象,利用COMSOL Multiphysics中的静电和带电粒子追踪模块,研究束闸长宽比、隔离接地极和束闸上方增加接地层对电子束偏转的影响。研究表明,在长宽比不变的情况下,边缘场对电子束偏转的影响在总偏转量中的占比与偏转电压无关;而偏转极板的长宽比越大越有利于精确控制电子束的偏转;通过优化隔离接地电极结构与参数,可减小束闸之间的串扰引起的束斑模糊问题。为了减小边缘场和邻近电场对电子束偏转的影响,本研究分析得出,如果束闸上方接地层的作用范围小于100μm,可在一定程度上抑制串扰的影响。同时,分析表明将接地层上圆孔改为方孔后,也在一定程度上减小了不平衡电场带来的影响。

关键词：多束电子光学微型阵列束闸边缘场串扰带电粒子追踪