兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240276-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0276
张雪迎1, 高鑫1,2,*(), 肖泽琦1, 刘开源1, 岳丽丹1, 秦智奇1, 陈鹏万1,3,4,**(
)
收稿日期:
2024-04-11
上线日期:
2025-02-28
通讯作者:
基金资助:
ZHANG Xueying1, GAO Xin1,2,*(), XIAO Zeqi1, LIU Kaiyuan1, YUE Lidan1, QIN Zhiqi1, CHEN Pengwan1,3,4,**(
)
Received:
2024-04-11
Online:
2025-02-28
摘要:
相变和改性后的钙钛矿材料光电性能会发生巨大改变,对新一代光伏元件的研发有重要意义。然而,亚稳相钙钛矿的截留和制备技术尚不完善。冲击加载手段具有高淬火速率的优点,可以截留亚稳相,有利于亚稳相的回收和制备。为实现对铯铅溴钙钛矿(CsPbBr3)的冲击相变处理,利用水介质中柱面铜丝阵脉冲放电,产生柱面汇聚冲击波,开展冲击相变研究。通过调节脉冲放电的充电电压,实现冲击压力的调控,对CsPbBr3粉体进行不同压力的冲击处理,并回收样品。对回收样品进行的多种分析表征结果表明:在适当的冲击压力下(高于2GPa),脉冲放电冲击波能引起CsPbBr3粉体的相变,并实现回收;另外,亦可在回收样品中发现,晶粒细化、晶格畸变、纳米缺陷等冲击波处理后的典型现象;表明了水介质中柱面丝阵脉冲放电技术是一种可控的汇聚冲击波加载技术,提供了一种冲击相变加载的新方法。
中图分类号:
张雪迎, 高鑫, 肖泽琦, 刘开源, 岳丽丹, 秦智奇, 陈鹏万. 水介质中丝阵脉冲放电冲击相变铯铅溴钙钛矿研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240276-.
ZHANG Xueying, GAO Xin, XIAO Zeqi, LIU Kaiyuan, YUE Lidan, QIN Zhiqi, CHEN Pengwan. Study on Shock-induced Phase Transition of CsPbBr3 through Pulsed Discharge of Cylindrical Wire Array in Water Medium[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240276-.
序号 | N | U0/kV | E/kJ | 前驱体 |
---|---|---|---|---|
1 | 15 | 6 | 4.50 | CsPbBr3 |
2 | 15 | 12 | 18.00 | CsPbBr3 |
3 | 15 | 15 | 28.13 | CsPbBr3 |
4 | 15 | 15 | 28.13 |
表1 柱面丝阵脉冲放电实验条件
Table 1 Experimental conditions of pulsed discharge of cylindrical copper wire array
序号 | N | U0/kV | E/kJ | 前驱体 |
---|---|---|---|---|
1 | 15 | 6 | 4.50 | CsPbBr3 |
2 | 15 | 12 | 18.00 | CsPbBr3 |
3 | 15 | 15 | 28.13 | CsPbBr3 |
4 | 15 | 15 | 28.13 |
序号 | K |
---|---|
1 | 2.16 |
2 | 8.65 |
3 | 13.52 |
4 | 13.52 |
表2 各柱面丝阵脉冲放电实验过热系数
Table 2 Overheating factor values of pulsed discharge of cylindrical copper wire array
序号 | K |
---|---|
1 | 2.16 |
2 | 8.65 |
3 | 13.52 |
4 | 13.52 |
序号 | 峰值电流/kA | 周期/μs | 脉宽/μs |
---|---|---|---|
1 | 320.09 | 164.04 | 43.09 |
2 | 451.12 | 186.74 | 50.87 |
3 | 633.85 | 160.06 | 46.05 |
4 | 631.17 | 160.06 | 45.49 |
表3 柱面丝阵放电电流特征参数
Table 3 Characteristic parameters of pulsed discharge of cylindrical copper wire array
序号 | 峰值电流/kA | 周期/μs | 脉宽/μs |
---|---|---|---|
1 | 320.09 | 164.04 | 43.09 |
2 | 451.12 | 186.74 | 50.87 |
3 | 633.85 | 160.06 | 46.05 |
4 | 631.17 | 160.06 | 45.49 |
序号 | Wt/(J·m-1) | τ/μs | T/μs | pm/MPa | pr/MPa | pN/MPa |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 56250 | 21.53 | 41 | 189.26 | 151.39 | 586.34 |
2 | 225000 | 25.44 | 44.5 | 334.39 | 267.49 | 1035.98 |
3 | 351562.5 | 23.03 | 40 | 463.38 | 370.67 | 1435.58 |
表4 水介质中丝阵脉冲放电压力计算结果
Table 4 Pressure calculation results of pulsed discharge of wire array
序号 | Wt/(J·m-1) | τ/μs | T/μs | pm/MPa | pr/MPa | pN/MPa |
---|---|---|---|---|---|---|
1 | 56250 | 21.53 | 41 | 189.26 | 151.39 | 586.34 |
2 | 225000 | 25.44 | 44.5 | 334.39 | 267.49 | 1035.98 |
3 | 351562.5 | 23.03 | 40 | 463.38 | 370.67 | 1435.58 |
原料和 样品 | A峰 | B峰 | C峰 | D峰(主峰) | E峰 | F峰 | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | ||
原料 | 15.30 | 0.26 | 21.56 | 0.58 | 30.46 | 0.27 | 30.80 | 1 | 37.91 | 0.45 | 43.81 | 0.35 | |||||||
1号样品 | 15.26 | 0.26 | -0.04 | 21.56 | 0.38 | 0 | 30.46 | 0.44 | 0 | 30.80 | 1 | 0 | 37.91 | 0.18 | 0 | 43.80 | 0.24 | -0.01 | |
2号样品 | 15.34 | 0.20 | 0.04 | 21.68 | 1.16 | 0.12 | 30.62 | 0.72 | 0.16 | 30.91 | 1 | 0.11 | 37.91 | 0.71 | 0 | 44.01 | 0.72 | 0.20 | |
3号样品 | 15.36 | 0.15 | 0.06 | 21.69 | 0.76 | 0.13 | 30.62 | 0.82 | 0.16 | 30.91 | 1 | 0.11 | 37.91 | 0.91 | 0 | 43.94 | 1.08 | 0.13 |
表5 原料和回收样品XRD结果
Table 5 XRD results of recovered samples
原料和 样品 | A峰 | B峰 | C峰 | D峰(主峰) | E峰 | F峰 | |||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | 峰位/ (°) | 相对 峰强 | 偏差 | ||
原料 | 15.30 | 0.26 | 21.56 | 0.58 | 30.46 | 0.27 | 30.80 | 1 | 37.91 | 0.45 | 43.81 | 0.35 | |||||||
1号样品 | 15.26 | 0.26 | -0.04 | 21.56 | 0.38 | 0 | 30.46 | 0.44 | 0 | 30.80 | 1 | 0 | 37.91 | 0.18 | 0 | 43.80 | 0.24 | -0.01 | |
2号样品 | 15.34 | 0.20 | 0.04 | 21.68 | 1.16 | 0.12 | 30.62 | 0.72 | 0.16 | 30.91 | 1 | 0.11 | 37.91 | 0.71 | 0 | 44.01 | 0.72 | 0.20 | |
3号样品 | 15.36 | 0.15 | 0.06 | 21.69 | 0.76 | 0.13 | 30.62 | 0.82 | 0.16 | 30.91 | 1 | 0.11 | 37.91 | 0.91 | 0 | 43.94 | 1.08 | 0.13 |
原料和 样品 | 晶型 | a | b | c | α/ (°) | β/ (°) | γ/ (°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
原料 | 四方 | 5.87721 | 5.87721 | 23.23167 | 90 | 90 | 90 |
1号样品 | 四方 | 5.83567 | 5.83568 | 31.49033 | 90 | 90 | 90 |
2号样品 | 单斜 | 8.23600 | 5.79100 | 5.80800 | 90 | 134.799 | 90 |
3号样品 | 单斜 | 8.70096 | 4.09157 | 6.19904 | 90 | 110.20 | 90 |
表6 原料与回收样品的晶格参数计算结果
Table 6 Calculated results of lattice parameters of raw material and recovered samples
原料和 样品 | 晶型 | a | b | c | α/ (°) | β/ (°) | γ/ (°) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
原料 | 四方 | 5.87721 | 5.87721 | 23.23167 | 90 | 90 | 90 |
1号样品 | 四方 | 5.83567 | 5.83568 | 31.49033 | 90 | 90 | 90 |
2号样品 | 单斜 | 8.23600 | 5.79100 | 5.80800 | 90 | 134.799 | 90 |
3号样品 | 单斜 | 8.70096 | 4.09157 | 6.19904 | 90 | 110.20 | 90 |
原料 | 1号样品 | 2号样品 | 3号样品 |
---|---|---|---|
5.786 | 5.802 | 5.764 | 5.771 |
4.118 | 4.118 | 4.094 | 4.103 |
2.932 | 2.932 | 2.917 | 2.922 |
2.901 | 2.901 | 2.891 | 2.890 |
2.371 | 2.371 | 2.371 | 2.371 |
2.065 | 2.065 | 2.059 | 2.060 |
表9 XRD显示出的原料与回收样品晶格间距
Table 9 Lattice spacing between the raw material and the recovered sample Å
原料 | 1号样品 | 2号样品 | 3号样品 |
---|---|---|---|
5.786 | 5.802 | 5.764 | 5.771 |
4.118 | 4.118 | 4.094 | 4.103 |
2.932 | 2.932 | 2.917 | 2.922 |
2.901 | 2.901 | 2.891 | 2.890 |
2.371 | 2.371 | 2.371 | 2.371 |
2.065 | 2.065 | 2.059 | 2.060 |
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