无铅压电陶瓷铌酸钾钠的常压烧结及其电学性能

用常压烧结方法制备了Na0.5K0.5NbO3(NKN)无铅压电陶瓷。研究了烧结温度与NKN陶瓷的密度、结构以及电学性能的关系。结果表明:NKN陶瓷与KNbO3相似为正交结构,烧结温度超过1080℃时,出现无压电性第二相。在很小的温度范围内(1020～1100℃)烧结体密度有显著不同,当烧结温度为1080℃时,NKN陶瓷烧结密度达到最大值(4.22g/cm3,相对密度为92%)。经1060℃烧结的NKN陶瓷其压电常数最高,达到122pC/N;Curie温度为409℃;矫顽场为9kV/cm;剩余极化强度为15μC/cm2。

水热处理对共沉淀法制备羟基磷灰石晶粒尺寸的影响

以硝酸钙和磷酸氢二氨为原料,以NH4+–NH3·H2O为缓冲体系控制pH为11.0,在40,70℃,采用共沉淀法合成了羟基磷灰石(hydroxyapatite,HAP)。研究了120℃水热处理控制氨水快速挥发对HAP的晶粒尺寸和形貌的影响。采用X射线衍射分析HAP晶粒尺寸,透射电镜分析HAP的晶体表面形貌。结果表明:经水热处理后,40℃合成的HAP晶粒变大,而在70℃合成的HAP晶粒变小。HAP合成后,先静置再水热处理可得到更小的晶体。氨浓度对水热处理后HAP的晶粒尺寸影响不大。在上述各种制备条件下得到了分散性较好的棒状HAP纳米颗粒。

S^2-掺杂对Ce³⁺-SiO₂材料发光性能的影响

通过化学掺杂及气氛控制掺杂的手段对Ce3+–SiO2材料进行S2–掺杂改性,并对其光吸收和光致发光性能进行分析。研究阴离子掺杂对基体氧化硅材料缺陷态发光以及Ce3+的发光波长及强度的影响。结果表明:采用化学掺杂S2–可明显改变400～600℃热处理条件下344nm和355nm紫外发光强度与热处理温度的关系,但对Ce3+–SiO2材料在700～900℃热处理条件下产生的445nm左右的蓝色发光影响不大;采用气氛控制手段实现S2–掺杂则可明显改变蓝色发光带的发光波长和发光强度,使发光波长由445nm移向428nm且发光强度为Ce3+–SiO2样品的十倍左右。

同质外延钛酸锶薄膜的生长模式图谱

利用激光分子束外延技术在SrTiO3(100)单晶基片上同质外延生长SrTiO3铁电薄膜。通过反射高能电子衍射原位实时监测薄膜生长,结合原子力显微镜等表征手段,分析了薄膜的表面微观结构,确定了薄膜的生长模式。根据反射高能电子衍射强度振荡曲线及衍射图样,通过改变薄膜的生长条件,实现了对薄膜生长模式的控制,绘制了SrTiO3薄膜的生长模式图谱:在高温、低沉积速率时,薄膜以二维层状模式生长为主;而在低温、高沉积速率下,薄膜则以三维岛状生长模式为主。从二维模式生长向三维模式生长的过渡区则表现为层状和岛状混合的Stranski–Krastanov生长模式。系统研究了生长条件对生长模式的影响,发现生长温度是影响薄膜生长过程中Ehrilich-Schwoebel扩散势垒的主要因素,而扩散势垒和沉积速率的变化决定了生长模式的改变。

TiO₂掺杂对ZnO-Bi₂O₃-TiO₂低压压敏电阻电学性能的影响

通过研究微米粉体、纳米粉体和纳米胶体TiO2掺杂的ZnO压敏电阻的电性能,发现纳米胶体TiO2掺杂的ZnO压敏电阻具有较低的电压梯度和漏电流,而非线性系数较高。对电性能结果的分析表明:在ZnO–Bi2O3–TiO2低压压敏电阻中,晶界击穿电压不是一个固定值;漏电流中的线性分量对TiO2掺杂的ZnO压敏电阻电学性能影响很大。

两步沉淀法合成钙钛矿相锆钛酸铅粉体及其相形成机制

用两步沉淀法低温合成了纯钙钛矿相锆钛酸铅(PbZr0.52Ti0.48O3,PZT)粉体,并利用差热分析测定了合成粉体的反应活化能,从动力学上研究了钙钛矿相PZT的形成机制。结果表明:两步沉淀法合成PZT粉体遵循连续反应机理,在热处理过程中,前驱体粉体在500℃处理后主要形成钙钛矿相,并伴有少量焦绿石相。经600℃煅烧后则完全转化为钙钛矿相。这是由于形成焦绿石相的反应活化能远大于焦绿石相转化为钙钛矿相的反应活化能,因此500℃处理后生成的少量焦绿石相在600℃处理后完全转化为钙钛矿相。

立方氮化硅的合成与提纯

设计和采用有炸药驱动平面飞片加载器和圆桶形样品回收室的装置,用非高纯的α–Si3N4粉体和铜粉作原料合成了c–Si3N4。在该装置中完整的回收到冲击波压缩的实验样品。当冲击压力与温度分别约为50GPa和2300K时,原料中约有85%的α–Si3N4转化为c–Si3N4。回收样品在440K左右经9～10h与氢氟酸反应处理后,c–Si3N4粉体的纯度接近100%。

ZrO₂和Ni复合掺杂对Al₂O₃陶瓷结构及性能的影响

利用非均相沉淀包覆–热还原工艺制备粒径分布均匀、表面光滑的球形Al2O3/ZrO2/Ni,Al2O3/Ni,Al2O3/ZrO2复合结构粉体,再经真空热压烧结得到相应的复合陶瓷。通过X射线衍射和扫描电镜对前躯体、热还原粉体及烧结陶瓷的成分及结构进行了表征,并对陶瓷的力学性能、介电常数进行了检测和分析。实验结果表明:金属Ni的引入抑制了Al2O3的致密化,细化了晶粒,强化了氧化铝晶界,使氧化铝发生穿晶断裂而起到增韧效果;ZrO2对Al2O3陶瓷致密化及细化晶粒作用不明显,但通过相变增韧或形成弱界面起到了较好的增韧作用;Al2O3/ZrO2/Ni复合材料的断裂韧性增加值并未高于Al2O3/Ni和Al2O3/ZrO22种复合材料断裂韧性增加值之和,但增强了空间电荷的极化,使复合材料具有较高的介电常数。

氧化铈复合钛酸镧钙介质陶瓷的微波性能

以1%(质量分数)CuO为烧结助剂,采用固相合成法制备了(1–x)Ca0.6La0.27TiO3+xCeO2单纯和复合微波介质陶瓷材料。研究了此体系陶瓷的微观结构和微波介电性能。研究表明:当x从0增加到1时,体系的相对介电常数εr从111.2线性降低到22.5;谐振频率温度系数τf从x=0时的正值+297.8×10–6/℃线性变化为x=1的负值–54.2×10–6/℃;而无载品质因数与谐振频率乘积Qf值则呈非线性增加。当x=0.85,且在1400℃烧结,可获得εr=32.2,Qf=6682GHz,τf=+5×10–6/℃的新型微波介质陶瓷。

(ZrO₂)_n(1≤n≤5)团簇的结构及其光谱特征

应用密度泛函理论方法计算了各种可能的(ZrO2)n(1≤n≤5)团簇结构,同时模拟了对应团簇结构的红外光谱。氧化锆团簇中,锆氧原子间最大程度的交互连接是最稳定的结构。团簇的红外光谱表明:600～700cm–1附近的峰对应着氧化锆团簇的Zr–O–Zr–O四元环振动,800cm–1附近的峰对应着氧化锆团簇的Zr–O–Zr–O–Zr–O六元环振动,大于900cm–1的峰对应着氧化锆团簇的自由氧原子的Zr—O振动。实验分析与理论计算结果表明:500cm–1附近较强的特征振动峰对应着四方氧化锆的特征振动。

铌酸锶钡晶体铁电性能

用偏光显微镜确定了SrxBa1–xNb2O6单晶的光轴方向为z轴,并制备了3mm×5mm×0.45mm垂直于z轴的切片。在50Hz交频电场下,利用Sawyer–Tower电路,获得了较完整的电滞回线。检测并分析了SrxBa1–xNb2O6晶体切片的介电温谱以及相变特性,所测得的SrxBa1–xNb2O6晶体由铁电相转变成顺电相的特征温度Tm为74℃,这种晶体属于弥散性铁电相变。

大尺寸电绝缘陶瓷的制备与性能

可加工氟金云母陶瓷很难烧结致密,通过微晶玻璃工艺制造的氟金云母材料的直径一般不超过150mm,长度不大于300mm。据此研究了原料颗粒尺寸以及烧结助剂对氟金云母烧结的影响,采用粉料合成和处理、等静压成型以及常压烧成等陶瓷工艺途径,制造了直径大于200mm,长度超过500mm的柱状、圆筒状材料。制品的电击穿强度大于30kV/mm,在标准大气压下测得的表面闪络强度(充N2/SF6气)为(35±5)kV/cm。

烧结助剂对硼硅钙微晶玻璃结构和介电性能的影响

研究了烧结助剂P2O5和ZnO对CaO–B2O3–SiO2(CBS)玻璃粉末的助烧作用及其对材料的相组成、显微结构和介电性能的影响。结果表明:未添加烧结助剂在1000℃烧成的样品晶粒粗大(1～3μm),且结构疏松。复合添加2%(质量分数,下同)P2O5和0.5%ZnO后,850℃烧成的CBS微晶玻璃中,包含有β–CaSiO3,α–SiO2和CaB2O43种晶相,晶粒发育细小均匀,粒径为0.5μm左右,具有一定量的玻璃相,且结构致密。加烧结助剂制得的样品在10MHz下,相对介电常数εr为6.38,介电损耗tanδ为0.0018。加复合烧结助剂P2O5和ZnO有效地降低了CBS玻璃粉末的烧结温度(低于900℃),可实现银、铜电极共烧。烧结助剂的作用机理是P2O5促进了液相的生成,ZnO则具有提高液相的粘度,增大烧结温度范围,细化晶粒和防止样品变形的作用。

低贫铁矿熔融还原炼铁的熔渣用于微晶玻璃制备

以河北司家营铁矿的低贫难选铁矿石为主要原料,研究了采用熔融还原法炼铁和浇铸工艺制备微晶玻璃的可行性,获得了可用于炼钢的生铁原料和建筑装饰用微晶玻璃。利用正交试验设计方法,探讨了不同原料配比组成条件下渣铁分离和熔渣晶化的效果,确定了可用于工业试验的最佳原料配比:铁矿石62%(质量分数,下同),氧化铝粉5%,生石灰15%,萤石3.3%,纯碱8.4%,焦炭6.2%。通过光学显微分析、X射线衍射分析、物理化学性能测试等手段确定了微晶玻璃的物相组成及性能特征。结果表明:在最佳条件下制备的微晶玻璃由硅灰石晶体和玻璃相组成,抗压强度为827MPa,Mohs硬度为6,体积密度2.69g/cm3,吸水率为0.016%,耐酸性0.08%,耐碱性0.05%。

Al₂O₃-ZrO₂系熔融材料非平衡态显微结构

含75%质量分数Al2O3的Al2O3–ZrO2系熔融材料在缓慢冷却时,正常的显微结构由粗粒状初晶刚玉和组成少许波动的Al2O3–ZrO2共晶体组成。依冷凝速率梯度不同,该组成样品可以获得显微结构渐变的熔融材料。较快冷凝的同组成样品则呈微细的、均匀的两相结构,间或有少量不定组成的偏共晶。同组成的熔体与水冷钢容器接触激冷时,相当于淬火,只析出尺寸为5～10μm的立方体和柱状刚玉以及小于2μm的球状氧化锆晶体,而不存在共晶。以上表明:熔体不沿相图所示析晶路线形成共晶,而是形成了非平衡态的相组合。在激冷的样品中,ZrO2以立方相和四方相为主。缓慢冷凝的自由表面,析出自形刚玉,晶体尺寸达30～40μm,而<2μmZrO2呈微晶粒填充于其间。

熔铸AZS砖溶蚀的显微结构

借助扫描电镜、能谱仪和X射线衍射研究了玻璃熔窑池壁用熔铸Al2O3–ZrO2–SiO2(AZS)大砖蚀变后残砖的显微结构变化。在玻璃液?砖间界面后形成了一厚度<1mm的蚀变层,而在25mm的厚度层内显微结构变化不大。蚀变层液相基质吸收了较多的Na2O,CaO,K2O,共晶体的刚玉基晶完全溶解并生成霞石。共晶中的细晶斜锆石呈分散状晶体分布于液相基质中,意味着斜锆石不易溶解。展示了一些新生相的细微形貌特征。

单分散SiO₂/Ag/SiO₂核壳结构微球制备及自组装光子晶体

应用湿化学方法,在SiO2微球表面先后包覆5nm银层、20nmSiO2介质膜,制备了直径约300nm的单分散SiO2/Ag/SiO2核壳结构微球。用提拉技术实现微球的自组装,获得了长程有序的面心立方结构排列的光子晶体,并研究了其光学性能。结果表明:在可见至近红外波段存在非完全光子带隙;SiO2/Ag/SiO2球体自组装成的光子晶体并非完全密堆排列。

大尺寸氟化钙单晶的光谱特性

采用坩埚下降法成功生长了φ100mmCaF2晶体,研究了不同条件生长单晶的缺陷和光谱性能。结果表明:当晶体生长过程中引入水等含氧杂质时,所生长的晶体不仅在1500nm附近产生非常宽的OH–两倍振动吸收带,而且在可见–紫外波段也形成强烈的色心吸收带。同时,杂质离子Ce3+的存在也导致晶体出现306nm的吸收带。

提拉法生长钨酸钆镉晶体

用提拉法生长了四方晶系白钨矿结构的钨酸钆镉[CdGd2(WO4)4,CGW]晶体。通过X射线衍射分析计算出晶胞参数a=b=0.5204nm,c=1.1360nm。为改进CGW晶体的生长工艺,采取了一些避免生长过程中出现组分过冷现象的工艺措施,提出了晶体生长的最佳工艺参数:拉速为0.84mm/h,转速为40r/min,熔体中界面处的温度梯度为46～47℃/cm,冷却速率为32℃/h。测试了晶体的紫外–可见光谱和Raman光谱,测量得到晶体在紫外波段的截止波长为326nm,并讨论了晶体的紫外吸收边起源和Raman光谱中各峰的振动归属。

石墨-水泥基复合材料的制备与性能

为提高水泥基材料的抗电磁干扰性能,制备了石墨–水泥基复合材料,测试了材料的电阻率、电磁屏蔽效能和力学性能。结果表明:对石墨–水泥基复合材料,在一定范围内,随掺入的石墨质量分数(下同)的增加,材料电阻率呈下降趋势。石墨掺入量为5%～10%时复合材料电阻率下降非常明显,超过15%以后,电阻率变化已不太明显;随着石墨掺量的增加,复合材料的电磁屏蔽效能也逐渐增大,石墨掺入量为15%时达到最大值,而抗折强度及抗压强度则随着石墨掺入量的增加有所下降。

冻融循环条件下氯化钠浓度对混凝土内部饱水度的影响

研究了在冻融循环条件下,NaCl浓度对混凝土内部溶液吸入量和饱水度的影响。结果表明:在冻融循环条件下,混凝土的饱水度增加速率在周围覆盖NaCl溶液时明显高于周围覆盖水时的,且吸入溶液量随浓度提高而增加。混凝土吸入溶液量随融化时间的增加而迅速降低,直到达到平衡;在冻融循环条件下,混凝土吸入溶液速率和饱水度增加速率明显快于常温浸泡条件下的。通过把冻融过程分成3个阶段,分析了混凝土受冻或盐冻破坏的机理。

开放水热法制备莫来石复相纳米晶体的影响因素

以天然高岭土为原料,经精细化处理煅烧制备莫来石。用常压、开放水热技术制备出莫来石复相纳米晶体材料。实验表明:常压、开放水热条件下制备莫来石复相纳米晶粉体的水热反应中,采用质量比为m(Na2O)/m(SiO2)=2.8,m(H2O)/m(Na2O)=35～30,0～80℃控温升温1h,在80℃保温2h,可制备出尺寸为80～100nm莫来石复相纳米晶体。所制备的莫来石纳米晶体的水热溶液相变驱动力?μ为(3.609～4.672)×10–20J/mol;水热体系溶解度控制在3.891×10–6mol/L;熔解热?E为18.846kJ/mol;晶体生长速率常数选择0.85～0.92,有利于快速成核和晶体生长,并且可以很好地控制晶体尺寸和分散度。

铝硅磷质胶凝材料的微观结构与性能

采用浇注成型的方法,用中位径D50为1.80μm的偏高岭土和磷酸盐溶液按P2O5与Al2O3的摩尔比为0.202混合,可以获得胶凝性能和力学性能较好的胶凝材料,常温下,6h内即可达到终凝,7d抗压强度可达92.5MPa。利用红外光谱、扫描电镜和X射线晶相衍射分析了铝硅磷质胶凝材料的物相组成、微观结构及凝结、反应机理。铝硅磷质胶凝材料的相组成在1000℃仍为无定形态,具有良好的中高温稳定性,耐火度高达1550℃。

磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响

通过对水泥浆体凝结性能、水化放热、力学性能和孔结构的测定,以及扫描电镜分析和差热–热重分析,研究了不同掺量磷渣对水泥浆体水化性能和微观结构的影响。结果表明:随着磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降。但掺磷渣水泥浆体的后期抗压强度已接近或超过了纯水泥浆体的,磷渣掺量的增加对水泥浆体的后期抗压强度影响不显著。浆体中的Ca(OH)2量随龄期的延长而增加并随磷渣掺量的增加而降低。磷渣的活性效应和填充效应的发挥有效地改善了浆体水化后期的微观结构和孔结构,从而使浆体的力学性能有所提高。

纺织陶瓷基复合材料力学性能研究进展

纺织陶瓷基复合材料在航空航天器的热端部件有着广阔的应用前景。对近年来关于纺织陶瓷基复合材料力学性能的研究方法和内容进行了综述,归纳出3类主要研究方法:试验研究、力学模型研究、数值仿真研究。试验研究集中于测试各种参数对其力学性能指标的影响并探索其损伤破坏规律。力学模型研究主要有连续损伤力学和细观力学两种方法。数值仿真研究是基于材料的线弹性力学,利用有限元分析法对其力学性能进行数值仿真。提出了当前研究存在的问题和今后研究的发展方向。

锂离子电池固态聚合物电解质研究进展(英文)

电解质是制备高功率密度和高能量密度、长循环寿命的锂离子电池的重要材料之一,而聚合物电解质是实现全固态锂离子电池的关键技术。总结近几年来为提高聚合物电解质电导率所作研究的新进展,并提出了今后的研究方向。

中国硅酸盐学会招聘公告