结构材料对Bi2212超导线材临界性能影响机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51807193
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0702.超导与电工材料
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to the high critical performance at very high magnetic fields (~30T), Bi2212 round wire is currently considered as a candidate for magnets technology development for the future fusion reactors (CFETR), accelerator and so on. However, Bi2212 is a brittle ceramic material, and the sheath of the round wire is Ag/Ag alloy with high plasticity and low strength. Subjecting to enormous stresses (i.e. electromagnetic stress) during operation under a high field will cause a strain on the round wire and furtherly to decrease its critical performance. The superconductivity stability of Bi2212 magnets can be improved by cabling the Bi2212 wire with high strength materials. Moreover, the oxidation of the high strength material as well as the reactions happened between the Bi2212 wire and the high strength material will affect the Bi2212 formation and cause a decrease in critical performance. So far, researches on the effects of high strength material on critical performance of Bi2212 round wire during heat treatment are seldom carried out and the relevant mechanisms are unclear. In this project, the Bi2212 round wires will be cabled with various high strength materials and heat treated for Bi2212 phase formation. Then the formed defects (like Cu-free particles, voids/bubbles, breaks and so on) together with the critical performance of the wires will be studied. The relevance between the critical performance and the defect type/quantity is expected to be understood. Underlying mechanisms those defects’ formation will be clarified, which will give guidance for high strength material optimization. Besides, these researches will provide basis for higher strength material development that are also compatible with Bi2212. Finally, the results will be a reference for high performance Bi2212 magnets design.
未来聚变堆、加速器等装置要求磁场强度高于15T,甚至高达20T, Nb3Sn等超导材料应用受限。Bi2212超导线材临界性能高,5~30T高场下临界性能几乎无衰减,是各强磁场装置超导磁体首选超导材料之一。但Bi2212超导线材机械性能低,高场下电磁力等负载会引起线材损坏或应变致临界性能衰退,磁体研制需要高强度、高韧性同时具有低热膨胀系数及高导电性能的结构强化材料以强化超导缆。然而,在Bi2212成相热处理中,结构材料的氧化及其与线材元素间的反应将引起线材微结构缺陷,进而导致临界性能衰减。本项目拟采用高性能结构材料与Bi2212超导线材进行超导缆研制模拟,对Bi2212线材在成相热处理过程中形成的缺陷类型及形成机理进行判别,揭示结构材料对线材临界性能影响的微观作用机制,进而提出结构材料的优化方案,为高场用Bi2212超导磁体结构强化材料的研制及高性能Bi2212超导导体和磁体的设计提供参考。

结项摘要

Bi2212超导线材具有低温高场高临界载流特性,且其具有各向同性,是应用于下一代聚变堆、加速器等高场超导磁体应用的优选材料之一。但是,Bi2212超导线材通常由金属银基材料和Bi2212陶瓷粉末通过粉末装管(PIT)法制备而成,具有强度低的特点,因此,高电磁负载极易引起线材损伤和载流性能的衰退。此外,Bi2212超导成相需要氧气及高温高压环境,这也给其应用带来了一定的困难,主要体现在氧气环境高温高压热处理过程中结构材料与Bi2212超导线材易发生相互反应,进而对结构材料及超导线材性能产生影响。本项目首先通过对结构材料的低温力学行为演变分析,遴选出具有低温高性能候选材料,并采用其与Bi2212超导线材进行超导缆研制模拟,对Bi2212线材在成相热处理过程中形成的缺陷类型及形成机理进行判别,获得了结构材料对超导线材临界性能影响的作用机制,提出Bi2212高场应用CICC导体潜在可用的结构材料,为高场用Bi2212超导导体及磁体的设计提供参考。同时,通过该项研究,资助发表论文2篇,获得受理/授权专利2项。培养硕士生2名。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Critical Current Under Uniaxial Strain on High-Pressure Heat Treatment Bi-2212 Round Wire
高压热处理 Bi-2212 圆线单轴应变下的临界电流
  • DOI:
    10.1109/tasc.2020.2975740
  • 发表时间:
    2020-02
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Applied Superconductivity
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Chen Huang;Liu Huajun;Liu Fang;Shi Yi;Jin Huan;Zhou Chao;Dai Chao;Li Chengshan;Qin Jinggang;Li Jiangang
  • 通讯作者:
    Li Jiangang
Performance of first Bi-2212 cable with Pre- Over Pressure and Over Pressure heat treatmen
第一个经过预过压和过压热处理的 Bi-2212 电缆的性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Superconductor Science and Technology
  • 影响因子:
    3.6
  • 作者:
    Dongsheng Yang;Jinggang Qin;Huan Jin
  • 通讯作者:
    Huan Jin
加强型Bi-2212超导股线有限元拉伸性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    低温与超导
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周孟良;胡立标;杨东昇;洪文哲;秦经刚;金环
  • 通讯作者:
    金环

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其他文献

国家电子商务示范城市建设对企业绿色技术创新的影响及机制研究
  • DOI:
    10.6049/kjjbydc.c202106128
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    科技进步与对策
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金环;于立宏;魏佳丽
  • 通讯作者:
    魏佳丽
双金属改性碳纳米管选择性氧化苯酚研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    科学技术与工程
  • 影响因子:
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  • 作者:
    徐特;陈媚媚;金环;张轶;王齐;丛燕青
  • 通讯作者:
    丛燕青
Bi2O3电极的制备及其选择性氧化苯甲醇性能研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    金环;王娟;徐特;张轶;王齐;丛燕青
  • 通讯作者:
    丛燕青
国家级双创示范基地建设的效果及空间溢出效应研究
  • DOI:
    10.16158/j.cnki.51-1312/f.2021.10.010
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    经济学家
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    金环
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    南方经济
  • 影响因子:
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  • 作者:
    金环;于立宏
  • 通讯作者:
    于立宏

其他文献

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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

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          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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