中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
未来极紫外光刻技术的发展亟需更高功率的光刻光源，能量回收型自由电子激光光源可以实现千瓦量级以上的功率输出，是一种极具潜力的高功率极紫外光刻光源。主要介绍了高功率能量回收型自由电子激光光源的工作原理、发展现状以及所面临的关键技术挑战。
激光光学 极紫外光刻 能量回收型直线加速器 自由电子激光 光阴极注入器 超导加速器
1 中国科学院 高能物理研究所 加速器中心，北京 100049
2 中国科学院大学 核科学与技术学院，北京 100049
高能同步辐射光源（HEPS）是国内首台第四代同步辐射光源，包括一个储存环、一个增强器以及一个直线加速器。作为典型的低发射度储存环（LER），其动力学孔径远小于物理孔径，对此选择了一种新颖的在轴置换注入方案。其中，增强器负责实现束流从500 MeV到6 GeV的升能。为了降低增强器引出冲击磁铁的冲击强度，在引出环节之前使用4台凸轨磁铁来辅助冲击磁铁完成这一动作。凸轨磁铁磁场波形要求底宽小于1 ms的半正弦波。根据仿真以及测试结果，采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）串联快恢复二极管的经典LC谐振电路拓扑。此外，设计了能量回收支路，来降低电容在充电过程中功率损耗以及对输出脉冲电流波形的影响。目前，已完成脉冲电源样机的研制与测试，各项结果表明，该脉冲电源能够满足高能光源增强器高能引出系统的各项要求。
高能同步辐射光源 注入引出 脉冲电源 LC谐振 能量回收 HEPS injection and extraction pulser LC resonance energy recovery 强激光与粒子束
2024, 36(2): 025014
强激光与粒子束
2023, 35(11): 115001
1 重庆工商大学 制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室，重庆 400067
2 重庆工商大学 机器人与激光智能制造研究所，重庆 400067
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
强激光加载下金属材料产生的微喷射现象及其内在的机理分析是冲击压缩科学与工程领域研究的前沿问题，相关研究对于认识材料在极端载荷条件下的动力学行为具有重要意义。近年来国内外科学家们基于各大激光装置开展了大量微喷射诊断实验研究，在喷射物性质、金属界面不稳定性增长以及微喷混合问题等方面取得了一系列重要进展。通过回顾微喷静态和动态诊断实验的研究历程，对微喷诊断实验研究方法的重要应用作了详细介绍，同时对微喷产生的主要作用机制、影响因素以及微喷混合等问题进行回顾、梳理和总结。根据当前国内外微喷诊断实验发展趋势，归纳总结目前微喷诊断实验研究结果中仍存在的不足，并对微喷射实验研究未来发展方向进行展望。
微喷射 冲击波 回收 动态诊断 X射线成像 micro-ejection shock wave recovery dynamic diagnostics X-ray radiography 强激光与粒子束
2023, 35(10): 101001
1 上海方圆汇通环保新材料有限公司,上海 201899
2 新福兴玻璃工业集团,福清 350399
3 福州新福兴玻璃科技有限公司,福清 350309
4 上海杰汇窑炉新技术有限公司,上海 200436
电熔锆刚玉(AZS)制品的缺陷表现为热裂纹、粘砂、表面颜色不均、表层气孔、致密度低、脉纹、橘皮和尺差等,这些缺陷既与原料、熔化工艺相关,也与硅砂的固有性能有很大关联。研究表明,经过1 810 ℃高温浇铸后的回收型砂,即旧砂生产的电熔砖与专业新砂生产的电熔砖性能相似甚至更优,如纯净度更高、耐火度更高、热膨胀系数更低,回收型砂改变了硅砂的固有性能。正确反复使用旧砂,可简化过程质量控制程序,提高电熔砖表面和内在品质,降低生产制造成本。
电熔锆刚玉砖 回收型砂 热膨胀 品质提升
1 辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁 鞍山 114051
2 辽宁省化学助剂合成与分离重点实验室，营口理工学院，辽宁 营口 115014
基于一种创新的废旧锂离子电池回收再合成的绿色循环路线，以熔融LiCl-KCl作为熔盐介质，废旧锂电池正极材料热还原转型产物LiOH·H2O与Co2O3为原料，通过熔盐法合成了锂离子电池正极材料钴酸锂LiCoO2，进而制备纽扣电池用以资源的循环利用。主要研究钴酸锂合成的反应动力学及反应条件对产物钴酸锂LiCoO2的材料结构、形貌结构的影响；通过电化学分析手段对钴酸锂LiCoO2的电池性能进行测试表征。结果表明：运用Kissinger法计算合成过程中的3个吸热反应过程的活化能依次为34.212 00、168.539 25、221.261 81 kJ·mol-1；在750 ℃焙烧6 h，产物LiCoO2具有良好的六方晶格结构；在0.2 C倍率、测试电压范围在2.4~4.2 V的条件下对电池进行充放电及循环性能测试，得出在750 ℃焙烧6 h合成的LiCoO2制备出的实验电池，其首次充放电比容量分别为150 mA·h/g和147 mA·h/g，Coulombic效率为98%，循环充放电50次之后的放电比容量仍有129 mA·h/g；经过倍率循环后电池仍有较好的充放电性能。
锂离子电池 熔盐合成 钴酸锂 回收 lithium-ion battery molten salt synthesis lithium cobalt oxide recovery
中国工程物理研究院应用电子学研究所，四川 绵阳 621900
中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置是一台用于材料、光谱、生物、医学等领域前沿研究的多功能用户装置，在实验室现有的太赫兹自由电子激光装置（CTFEL）基础上，拟新增两套2×9-cell超导加速单元和两台波荡器，将电子能量提升至最大50 MeV，输出频率覆盖范围拓展至0.1~125 THz，最大宏脉冲功率大于100 W。同时，采用跑道型束线设计，拟建设一台小型能量回收型直线加速器实验研究平台。本文主要介绍了中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置的总体设计、工作模式以及用户实验站布局。
激光器 自由电子激光 红外太赫兹 超导加速器 波荡器 能量回收型直线加速器 中国激光
2023, 50(17): 1718001
1 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 西安 710055
2 西部绿色建筑国家重点实验室, 西安 710055
3 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 西安 71005
4 西安建筑科技大学土木工程学院, 西安 710055
针对现代工业中大量废弃碳纤维亟需回收再利用问题, 将废弃碳纤维与高强水泥基材料(HSCBM)相结合, 研究了回收碳纤维(RCF)及其改性对HSCBM流动性、力学性能和导电性能的影响。结果表明: 掺入RCF降低了HSCBM流动性, RCF经NaOH溶液和HNO3溶液改性后HSCBM流动性最高可提升7.74%; 不同水胶比下掺入未改性及改性RCF会降低HSCBM抗压强度, 但提升了HSCBM抗折强度, 经NaOH溶液、HNO3溶液改性后HSCBM抗折强度最高可提升30.61%、24.46%; 水胶比过低(0.20)时, 掺RCF的HSCBM不具备导电能力, 水胶比增至0.25时掺入RCF可显著提升HSCBM导电性, 但其强度会大幅下降, RCF经NaOH溶液和HNO3溶液处理后使HSCBM导电性能进一步提升, 掺量达到渗滤阀值(0.6%)时, 其7、28 d电阻率分别降低了81.41%和82.23%、94.88%和96.15%。研究结果可为HSCBM具有功能性和RCF循环利用提供新思路。
回收碳纤维 改性处理 高强水泥基材料 力学性能 导电性 recycled carbon fiber modification treatment high-strength cement-based material mechanical properties electrical conductivity
1 中国建材国际工程集团有限公司, 上海 200063
2 玻璃新材料创新中心(安徽)有限公司, 蚌埠 233000
3 凯盛数智信息技术科技(上海)有限公司, 上海 200063
平板玻璃行业是典型的高能耗、高排放行业, 在实现碳中和目标过程中不容忽视。平板玻璃行业的碳排放来源于能源消耗和原料中碳酸盐的分解, 其中能源消耗是最主要来源, 占比80%左右。减少对化石燃料的依赖、提高玻璃熔窑热效率是平板玻璃行业脱碳的主要途径。原料中碳酸盐热分解产生的碳排放约占20%, 优化配合料的配方、减少碳酸盐原料引入等方式是有效的脱碳策略。碳捕集可用于减少平板玻璃生产过程中不可避免的二氧化碳排放。本文分析了平板玻璃工业的脱碳技术研究现状及面临的挑战, 并探讨了适合我国平板玻璃行业的脱碳策略。
平板玻璃 脱碳 燃料替代 余热回收 熔化技术 碳捕获 flat glass decarbonization fuel substitution heat recovery melting technology carbon capture
