高温超导薄膜应力分析及其对超导临界参数的影响研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11902130
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    29.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

High temperature superconducting (HTS) films, whose products represented by superconducting quantum interference device (SQUID), superconducting micro-wave filter and 2G HTS films, etc., have wide application in the fields of scientific research, normal production and living, and national defense security, especially in the next generation of superconducting quantum photon device (SQPD) and superconducting quantum computers (SQC), which are also significant scientific frontiers that studied by international communities. It should be noted in these applications, the basic elements of devices of superconducting materials always have film-substrate structures and are served in extreme working conditions, usually involved with multi fields of low temperature, high current and magnetic field, hence superconducting films are inevitably subjected thermal and electromagnetic forces. Due to the limit of these extreme conditions, the experimental study of film stresses on electromagnetic elastic deformation has not get a further progress, particularly the influences of deformations caused by these stresses on basic critical parameters, such as critical temperatures and critical current densities, have not been well revealed, which has impeded the application of large area HTS films. Based on the work of measuring of HTS film stress, this project is intend to design a new apparatus for loading on HTS films and can simultaneously measure the electromagnetic varieties at cryogenic temperatures. The objective of this project is to reveal the mechanics of how stresses influence the properties of HTS films and provide references for further utilization of HTS films.
高温超导薄膜在电子领域应用非常广泛,其产品量子干涉器(SQUID),高温超导滤波器和二代高温超导带材在科学研究、生产生活、国防安全等具有重要的应用,特别是未来的超导光子器件和超导量子计算机技术成为各国研究的前沿领域。在这些应用中,超导体均以薄膜基底结构形式,运行在低温、高磁场与复杂电流极端环境,超导薄膜不可避免承受结构失配与电磁力的共同作用。受限于极端环境,超导薄膜的电磁应力实验研究一直没有显著进展,特别是由这些应力引起的材料变形对超导材料的基本特征参数如临界电流和临界磁场的影响物理机制一直没有揭示清楚,成为横亘在超导薄膜大面积应用的一个关键科学问题。本项目将在解决超导薄膜电磁应力分析的基础上,设计一种薄膜类结构的低温力学加载装置,实现力学加载的同时可测量其电磁学特征,以揭示超导薄膜特征参数随应力变化的物理机制,为高温超导薄膜的进一步工程应用提供参考依据。

结项摘要

YBCO超导薄膜及其有多层薄膜结构的二代高温超导涂层导体,在强弱电领域均具有重要的应用。针对应用过程中应力对超导薄膜电磁特性和结构的影响这一问题。在本项目的资助下开展了以下工作:1. 理论上与实验上分析了面内光栅倾角对CGS系统测量影响的规律,提出了修正方法;2. 在实验系统及方法上,设计并研制可测量临界电流密度的低温薄膜加载系统,实现了对超导硬质薄膜的高压缩应变(-0.5%)的加载。设计并研制用于测量低温物体表面温度分布的荧光可视化系统,实现了超导带全场温度可视化测量,实验验证了计算超导带等效热传导系数麦克斯韦计算模型正确性。研制基于法拉第效应的低温真空显微观测系统,实现了在极端环境下超导薄膜表面磁通显微可视化观测。设计组建超快磁通崩塌测试系统实现了ns尺度磁通崩塌的观测;3. 在实验新结果方面,探究了拉伸应变作用下超导带内部的磁通低速间歇性的穿透特征,发现了内部损伤模式为沿超导带厚度方向和宽度方向上的裂纹扩展,其中厚度方向上裂纹源于基底,部分止于超导层,超导层裂纹尖端呈现非晶化,宽度方向上95%主要表现为超导层穿晶断裂,其余为裂纹偏转和裂纹钉扎模式。利用这一特性,提出在预拉伸的钢带上焊接超导带,使其该复合结构在自由状态下超导带承受与压缩应力,这一工艺使得超导带拉伸可逆应变极限从0.39%提升至0.73%。该工艺可以为后续超导带磁体应用提供新的借鉴。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Key Issues for Measuring the Electromechanical Properties of 2G HTS Coated Conductors
测量 2G HTS 涂层导体机电性能的关键问题
  • DOI:
    10.1109/tasc.2022.3176869
  • 发表时间:
    2022-08
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Xiyang Su;Liuyang Shen;Zhiting Huang;Cong Liu;Xingyi Zhang
  • 通讯作者:
    Xingyi Zhang
Optimized multi-exposure optical path with a single laser pulse for the measurement of ultra-high speed
优化的单激光脉冲多次曝光光路,用于超高速测量
  • DOI:
    10.1063/5.0036557
  • 发表时间:
    2021-04
  • 期刊:
    AIP Advances
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Cunhong Wang;Cong Liu;Xingyi Zhang
  • 通讯作者:
    Xingyi Zhang
A novel method for quantitative magneto-optical measurement under non-uniform illumination
非均匀照明下定量磁光测量的新方法
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/ab6c86
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Jinbo Yang;Cong Liu;Xingyi Zhang;You-He Zhou
  • 通讯作者:
    You-He Zhou
Probing of the internal damage morphology in multilayered high-temperature superconducting wires.
多层高温超导线材内部损伤形貌探测
  • DOI:
    10.1038/s41467-021-23487-0
  • 发表时间:
    2021-05-25
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Zhou YH;Liu C;Shen L;Zhang X
  • 通讯作者:
    Zhang X
Direct Determination of the Power Threshold Value of Vortex Avalanche in YBa2Cu3O7‑x Thin Films Triggered by a Laser Puse
直接测定激光脉冲触发 YBa2Cu3O7-x 薄膜中涡流雪崩的功率阈值
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Experimental Mechanics
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Cunhong Wang;Cong Liu;Xingyi Zhang;You-He Zhou
  • 通讯作者:
    You-He Zhou

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其他文献

基于分子动力学的车流运行动态特性及其模型
  • DOI:
    10.16097/j.cnki.1009-6744.2017.04.028
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    贾彦峰
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  • DOI:
    10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.124
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    第鹏飞;汤庆艳;刘聪;宋宏;张家和;刘东晓;王玉玺;蒲万峰
  • 通讯作者:
    蒲万峰
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  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.0254-5098.2020.08.002
  • 发表时间:
    2020
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    杜继聪;刘入菱;程赢;蔡建明;高福;刘聪
  • 通讯作者:
    刘聪
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  • DOI:
    10.13419/j.cnki.aids.2017.11.21
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾澄波;刘聪;乔佳颖;陈婷婷;许志梦;张晗希;范雄智;蔡卫平;李凌华;郭艳
  • 通讯作者:
    郭艳
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  • DOI:
    10.11898/1001-7313.20210510
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    应用气象学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏思成;李凯伟;张继权;杨月婷;刘聪;王春乙
  • 通讯作者:
    王春乙

其他文献

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刘聪的其他基金

铜稳定层对二代高温超导带力学与电、热传输特征关联机理的实验研究
  • 批准号:
    12272155
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    56 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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