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快重离子辐照改性介电聚合物的结构演变与储能性能提升

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硅酸盐学报 2024年第4期52卷 1365-1373页

作者：黄帅康郭鹏张琦忠王文涛谭划张晓东段敬来李飞郭新胡永明张海波华中科技大学材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室武汉430074 湖北大学铁电压电材料与器件湖北省重点实验室武汉430062 中国科学院近代物理研究所兰州重离子加速器国家实验室兰州450008 西安交通大学电子陶瓷与器件教育部重点实验室西安710049 广东华中科技大学工业技术研究院广州东莞523808

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研... 详细信息

由于薄膜电容器具有低极性,绝缘阻抗高,频率响应宽等优点,具有旁路、去耦、滤波和储能的功能,广泛应用于通信、电子、航空航天、医疗设备、新能源等行业。近年来,由于行业的发展,低介电损耗、高击穿场强与高能量密度的新型介电材料的研发变得愈发重要。采用氙重离子束对聚(偏二氟乙烯–六氟丙烯)进行辐照改性,系统地研究了辐照注量对材料微观结构、介电性能和储能性能的影响。结果表明,^(129)Xe^(27+)快重离子辐照促进了优势相变与表面交联结构形成,提高了材料的储能效率与击穿场强。同时,辐照断键提高了材料的介电常数,增强了有效极化。多种效应协同作用下,成功制备了高击穿场强(540 MV/m)、高放电能量密度(16.3 J/cm^(3))的辐照改性聚合物材料,为促进聚合物介质电容器的发展提供了理论与实验依据。

关键词：快重离子辐照介电材料相变交联储能密度

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2023年原子核物理科技热点回眸

科技导报 2024年第1期42卷 30-62页

作者：马余刚复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433 国家自然科学基金委理论物理专款-上海核物理理论研究中心上海200438

核科学致力于研究从宇宙诞生初期到天体演化过程中的极端物质形态,一直以来是物质科学的前沿。其在今日仍不断有创造性的发现,并有着不可替代的作用。简要回顾了2023年原子核物理科技发展的前沿与热点,具体围绕长程规划与大科学装置、... 详细信息

核科学致力于研究从宇宙诞生初期到天体演化过程中的极端物质形态,一直以来是物质科学的前沿。其在今日仍不断有创造性的发现,并有着不可替代的作用。简要回顾了2023年原子核物理科技发展的前沿与热点,具体围绕长程规划与大科学装置、放射性核束物理、高能核物理、中微子物理、天体核物理等方向,其中不乏国内引领的优秀工作。而这些方向的突破为未来核科学的发展奠定了基础,也为国家安全、技术发展、人体健康和社会经济繁荣做出前所未有的贡献。

关键词：原子核放射性核束物理高能核物理中微子物理天体核物理光核物理

加速栅小孔对变推力离子推力器性能影响的实验研究

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：胡竟郭德洲耿海杨福全李建鹏陈娟娟兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

离子推力器以其比冲高、寿命长的突出优势，在长寿命航天器的姿轨控任务中得到广泛应用。以实现大范围、高精度推力调节为目标，针对加速栅小孔对连续变推力模式离子推力器的性能影响开展了综合实验研究，分析了加速栅小孔补偿设计的机... 详细信息

离子推力器以其比冲高、寿命长的突出优势，在长寿命航天器的姿轨控任务中得到广泛应用。以实现大范围、高精度推力调节为目标，针对加速栅小孔对连续变推力模式离子推力器的性能影响开展了综合实验研究，分析了加速栅小孔补偿设计的机理与影响因素，基于10cm口径连续变推力离子推力器，设计了两种加速栅小孔中心距补偿系数的栅极系统，在不同推力模式下研究了加速栅小孔中心距补偿系数对推力器放电室内等离子体宽范围放电特性、电子反流极限电压与加速栅电流、离子束流分布特性及离子溅射刻蚀效应的影响作用关系。以此为基础，开展了多时间尺度下变推力模式对加速栅溅射刻蚀的影响评价。结果表明：在总加速电压恒定的情况下，改变加速栅小孔中心距补偿系数可调节放电室的基本性能和束流离子的密度分布，且推力越小，补偿系数变化的影响权重越明显；加速栅小孔中心距补偿系数的变化不会明显改变栅极系统的电子返流极限电压，但会显著影响宽范围变推力工作点下束流离子对栅极系统的离子溅射刻蚀效应，对此可通过调整总加速电压予以改善。研究为变推力离子推力器栅极系统匹配性设计及高性能变推力控制策略优化提供技术支撑。

关键词：加速栅小孔中心距补偿系数变推力离子推力器溅射刻蚀放电损耗

改进型机-电模型及脉冲等离子体推力器能量转化效率分析

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物理学报 2024年

作者：杨楠楠王尚民张家良温小琼赵凯大连理工大学三束材料改性教育部重点实验室兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室

最初机-电模型是针对电磁轨道炮的电磁加速过程提出的，脉冲等离子体推力器（PPT）的工作原理也是通过电磁加速产生元冲量，因此机-电模型是PPT能量转化及元冲量产生机制的主要理论分析工具之一。但是作为PPT放电回路一部分的等离子体... 详细信息

最初机-电模型是针对电磁轨道炮的电磁加速过程提出的，脉冲等离子体推力器（PPT）的工作原理也是通过电磁加速产生元冲量，因此机-电模型是PPT能量转化及元冲量产生机制的主要理论分析工具之一。但是作为PPT放电回路一部分的等离子体通道，其几何形态与目前机-电模型的电流片模型存在明显差异。PPT放电通道在离开推进剂表面向外喷出过程中多呈现弯曲形状，并不断变化，而非平直片状。结合PPT放电通道的实际形态，本文提出了PPT放电通道的二维形态电流片模型，建立基于二维电流片的改进型机-电模型。通过分析放电通道受力情况以及电磁加速过程，推导了PPT羽流的电磁加速动能与放电回路电感量随时间演变函数的关系。针对机-电模型电路方程，提出了分段拟合PPT放电波形获得回路电感量随时间演变函数的算法。形成了基于PPT放电波形分析得到羽流电磁加速动能的计算方案。将改进型机-电模型应用于PPT样机能量转化效率评价，通过分析PPT放电能量转化过程阐释了PPT机-电转化效率低的原因，提出了提高PPT机-电效率的一种探索思路。

关键词：脉冲等离子体推力器改进型机-电模型机-电效率羽流动能

通过高能核-核碰撞中的光生过程研究原子核结构

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中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第9期54卷 71-82页

作者：杨驰杨帅查王妹赵杰山东大学前沿交叉科学青岛研究院粒子物理与粒子辐照教育部重点实验室青岛266237 华南师范大学量子物质研究院原子亚原子结构与量子调控教育部重点实验室广州510006 中国科学技术大学物理学院核探测与核电子学国家重点实验室合肥230026 复旦大学现代物理研究所核物理与离子束应用教育部重点实验室上海200433

在高能核-核碰撞实验中,接近光速运动的高带电重离子会产生极强的电磁场,从而诱导光子-光子相互作用和光子-核子相互作用的光致产生过程.这些光致产生的产物包括双轻子对和矢量介子等多种末态.近年来,超周边和偏心重离子碰撞中所产生的... 详细信息

在高能核-核碰撞实验中,接近光速运动的高带电重离子会产生极强的电磁场,从而诱导光子-光子相互作用和光子-核子相互作用的光致产生过程.这些光致产生的产物包括双轻子对和矢量介子等多种末态.近年来,超周边和偏心重离子碰撞中所产生的一系列新颖实验结果,通过与理论计算相互促进和验证,为研究原子核结构和核子分布等提供了良好的条件和独特的机遇.本论文简要介绍了相对论重离子对撞机RHIC和大型强子对撞机LHC上,超周边以及偏心相对论重离子碰撞实验在测量原子核电荷分布、胶子分布以及中子皮等方向的最新进展.

关键词：高能核-核碰撞光致产生超周边碰撞原子核结构中子皮

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超亲气泡沫铜纳米线电极电化学还原CO_(2)性能

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化工进展 2024年第3期43卷 1232-1240页

作者：王凯叶丁丁朱恂杨扬陈蓉廖强重庆大学低品位能源利用技术及系统教育部重点实验室重庆400030 重庆大学能源与动力工程学院工程热物理研究所重庆400030

利用可再生电能进行电化学还原CO_(2)被认为是一种有前景的储能和减排技术,但在阴极发生析氢副反应,将降低电化学还原CO_(2)的性能。采用泡沫铜为基底制备铜纳米线电极扩展电极的电化学活性面积,然后通过十七氟癸基三甲基硅烷对电极进... 详细信息

利用可再生电能进行电化学还原CO_(2)被认为是一种有前景的储能和减排技术,但在阴极发生析氢副反应,将降低电化学还原CO_(2)的性能。采用泡沫铜为基底制备铜纳米线电极扩展电极的电化学活性面积,然后通过十七氟癸基三甲基硅烷对电极进行亲气处理,使电极表面从疏气状态变为超亲气状态,从而强化气相反应物CO_(2)传质,增加反应三相接触线,提高电极的电化学还原CO_(2)性能。实验结果表明:与未亲气处理的泡沫铜纳米线电极相比,所制备的超亲气泡沫铜纳米线电极虽然具有较小的电化学活性面积,但其超亲气的特性更有利于CO_(2)的传质,抑制了电解液中氢离子的传输,有效削弱了析氢副反应的发生。在电解电位为-1.5V(***/AgCl)时,H_(2)法拉第效率降低了17.7%,电化学还原CO_(2)性能提升。

关键词：电化学还原二氧化碳铜纳米线超亲气传质

元素周期表中的电子亲和势及砷电子亲和势的测量示例

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第1期37卷 1-12,I0117页

作者：闫帅廷陆禹竹张瑞宁传刚清华大学物理系低维量子物理国家重点实验室北京100084

基于先前对原子的电子亲和势和原子负离子的分析工作[*** 51,021502(2022)],本篇综述提供了一个关于原子的电子亲和势的简要概述.本文简要描述和对比了三种常用的测量电子亲和势的实验方法,以凸显它们各自的优缺点.为了阐明目前研究中... 详细信息

基于先前对原子的电子亲和势和原子负离子的分析工作[*** 51,021502(2022)],本篇综述提供了一个关于原子的电子亲和势的简要概述.本文简要描述和对比了三种常用的测量电子亲和势的实验方法,以凸显它们各自的优缺点.为了阐明目前研究中所使用的慢电子速度成像法的特点,本文对砷元素(As)的电子亲和势以及其负离子(As-)的激发态进行了测量.测得As元素的电子亲和势为6488.61(5)cm^(-1)或0.804485(6)eV.实验清晰地分辨了As-的精细结构,其激发态^(3)P_(1)能量比基态^(3)P_(2)的能量高出1029.94(18)cm^(-1)或0.12770(3)eV;激发态^(3)P_(0)能量比基态^(3)P_(2)的能量高出1343.04(55)cm^(-1)或0.16652(7)eV.

关键词：元素周期表电子亲和势砷元素慢电子速度成像

合金元素Sn,Nb对锆合金腐蚀氧化膜相稳定性影响的第一性原理研究

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物理学报 2024年第15期73卷 162-171页

作者：陈暾崔节超李敏陈文孙志鹏付宝勤侯氢四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室成都610064 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室成都610200

锆合金的水侧腐蚀是核燃料棒包壳材料设计的关键问题之一.包壳材料的耐腐蚀性能与锆合金氧化膜中t-ZrO_(2)含量和t-m相变密切相关.目前,Zr-Sn-Nb系合金是新型锆合金发展的主流方向.合金元素Sn,Nb在氧化膜中可呈现多种价态,显著影响ZrO_... 详细信息

锆合金的水侧腐蚀是核燃料棒包壳材料设计的关键问题之一.包壳材料的耐腐蚀性能与锆合金氧化膜中t-ZrO_(2)含量和t-m相变密切相关.目前,Zr-Sn-Nb系合金是新型锆合金发展的主流方向.合金元素Sn,Nb在氧化膜中可呈现多种价态,显著影响ZrO_(2)稳定性,然而Sn,Nb对t-ZrO_(2)含量和t-m相变的影响机制尚不明晰.本文基于第一性原理计算了不同价态Sn,Nb掺杂ZrO_(2)的晶体结构性质、形成焓和氧空位形成能,从原子尺度揭示了Sn,Nb对ZrO_(2)稳定性的影响机理.研究表明Sn^(2+),Nb^(3+)引起显著晶格膨胀;Sn^(4+)则造成轻微晶格膨胀,而Nb^(5+)引起晶格收缩,可见高氧化态下Nb比Sn更利于减小氧化膜的内应力.低价合金元素降低ZrO_(2)稳定性,且会增大t,m相形成能差距;高价的Nb^(5+),Sn^(4+)均可提高t-ZrO_(2)相对稳定性从而抑制t-m相变,其中Nb^(5+)效果显著,Sn^(4+)则作用微弱.0—3.5 GPa范围内,t-ZrO_(2)相对稳定性随压力增大而增强.合金元素的低价态比高价态更利于在t-ZrO_(2)中形成氧空位,因而在氧化膜/金属界面附近低氧化态区域,低价元素和压应力是稳定t-ZrO_(2)的主要因素.通过电子结构分析,发现氧空位形成能与合金元素离子和氧空位间的电荷转移幅度(或电子局域化程度)呈正相关.这些结果有助于针对锆合金耐腐蚀性的成分优化和结构设计.

关键词：第一性原理 Zr-Sn-Nb 合金氧化膜相稳定性

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低杂波注入对剥离气球模的作用

物理学报 2024年第9期73卷 204-215页

作者：樊浩陈少永牟茂淋刘泰齐张业民唐昌建四川大学物理学院成都610065 四川大学高能量密度物理及技术教育部重点实验室成都610065

基于BOUT++代码研究了托卡马克高约束模等离子体中低杂波(LHW)注入对边缘台基区剥离气球模(P-B模)线性和非线性特性的影响.模拟中分别考虑了LHW驱动的常规主等离子体电流和刮削层螺旋电流丝(HCF)产生三维扰动磁场对P-B模的作用.线性结... 详细信息

基于BOUT++代码研究了托卡马克高约束模等离子体中低杂波(LHW)注入对边缘台基区剥离气球模(P-B模)线性和非线性特性的影响.模拟中分别考虑了LHW驱动的常规主等离子体电流和刮削层螺旋电流丝(HCF)产生三维扰动磁场对P-B模的作用.线性结果表明,LHW驱动的主等离子体电流通过降低平衡的归一化压强梯度和磁剪切,使得线性环向模谱整体向高模数和低增长率的方向移动.非线性模拟表明,由于线性模谱的展宽,LHW驱动的主等离子体电流对P-B模不同模式具有整体的抑制效果,可以降低边缘局域模(ELM)造成的台基能量损失;LHW驱动HCF产生的三维扰动磁场可以通过增强不同模式之间的耦合,促进主模之外的其他模式增长来降低ELM造成的能量损失.研究发现,HCF产生的三维扰动磁场促进增长的P-B模式集中在较高模数,当P-B模的主导模式远离此模数区间,ELM能量损失降低更明显.研究结果有助于深入理解LHW控制ELM实验中的物理机制.

关键词：磁约束聚变等离子体边缘局域模低杂波剥离气球模

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