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材料压电性能的第一性原理计算回顾与展望
忻隽,郑燕青,施尔畏
2007 Vol. 22 (2): 193200
摘要(
4766 )
PDF(619KB)(
2765
)
第一性原理计算方法已被广泛应用于材料科学的各个领域. 大多数第一性原理计算都是基于密度泛函理论进行的. 本文从密度泛函理论的基本原理出发, 对第一性原理计算的理论基础作了详细的总结, 并介绍了如何使用密度泛函微扰理论计算材料的压电、介电张量、机电耦合系数以及如何用现代极化理论计算材料的压电性能. 对近期发表的材料压电性能第一性原理计算方面的文献进行了回顾与总结. 最后总结了目前材料压电性能计算方面存在的问题并对其发展前景进行了展望.
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Gd3+掺杂对Mn-Zn铁氧体结构、磁性能和磁热效应的影响
姚爱华,王德平,黄文hai,吴卫和,章林
2007 Vol. 22 (2): 201204
摘要(
3168 )
PDF(468KB)(
2097
)
采用化学共沉淀法制备了Gd3+掺杂的Mn-Zn铁氧体微粒, 并通过XRD、FTIR、VSM等研究了掺杂量对基体材料结构、磁性能及在外磁场作用下磁热效应的影响. 结果表明, 适量Gd3+的掺杂可以有效改善Mn-Zn铁氧体的磁性能和磁热效应, 成分为Mn0.4Zn0.6Gd0.06Fe1.94O4的铁氧体粉体的粒径约为20nm, 具有最高的饱和磁化强度和矫顽力, 50mg的该样品与1mL水形成的悬浮液, 在频率为60kHz的外磁场诱导下, 升温可达31℃, 显示出较高的磁热性能, 有望作为肿瘤热疗的内加热材料.
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氢氧焰燃烧合成核壳结构纳米 TiO2/SiO2复合颗粒及机理分析
胡彦杰,李春忠,丛德滋,姜海波,赵尹
2007 Vol. 22 (2): 205208
摘要(
3323 )
PDF(633KB)(
1818
)
利用多重射流氢氧焰燃烧反应器, 通过控制进料方式, 以TiCl4和SiCl4为原料合成了具有典型核壳结构的纳米TiO2/SiO2复合颗粒, 并分析了氢氧焰燃烧合成过程中核壳结构的形成机理. 在纳米TiO2/SiO2复合颗粒中, 无定形的SiO2均匀地包覆在晶态TiO2颗粒表面形成核壳结构, 引入SiO2不但有效抑制TiO2晶粒的生长, 而且抑制了锐钛相向金红石相的转变. 在TiCl4和SiCl4次序进料时, TiCl4优先反应并通过成核生长生成TiO2纳米颗粒, SiCl4反应生成的SiO2通过在TiO2颗粒表面非均相成核生长, 形成核壳结构的纳米复合颗粒.
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室温生物诱导合成硒化铅纳米半导体
王娜,苏慧兰,董群,张荻,赖奕坚
2007 Vol. 22 (2): 209212
摘要(
3152 )
PDF(691KB)(
2005
)
以醋酸铅和硒代硫酸钠作为反应物, 蛋壳薄膜作为生物活性载体, 设计一种在生物活性材料参与下室温原位合成硒化铅纳米团簇的新方法. 利用蛋膜上特定周期性分布的大分子与无机前驱体离子之间的螯合作用和电荷作用, 引导和控制硒化铅微晶在蛋膜载体上的形成、聚集和分布, 成功制得结晶完善且在蛋膜上均匀分布的具有规则形状的硒化铅纳米团簇. 紫外-可见光谱和荧光光谱分析表明所制备的硒化铅纳米粒子具有均匀的小尺寸, 表现为明显的量子尺寸效应.
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氧化铁和羟基氧化铁纳米结构的水热法制备及其表征
钭启升,张辉,邬剑波,杨德仁
2007 Vol. 22 (2): 213218
摘要(
4159 )
PDF(605KB)(
2290
)
利用乙二醇辅助水热法制备氧化铁的纳米结构, 系统研究了Fe3+和OH-的比例、乙二醇的含量、溶液浓度以及后续热处理对氧化铁纳米结构的影响, 同时研究了不用形貌的氧化铁纳米结构对其磁性的影响. 研究表明: 当Fe3+和OH-的摩尔比>1:4时, 无论有无乙二醇的加入, 所得样品都为六方相的α-Fe2O3纳米颗粒; 当Fe3+和OH-的摩尔比<1:4, 有乙二醇辅助时, 所得样品为正交相飞机状的FeOOH纳米结构; 当Fe3+和OH-的摩尔比<1:4, 无乙二醇辅助时, 所得样品为正交相的FeOOH纳米棒. 经过600℃, 1h热处理后, 飞机状的FeOOH和FeOOH的纳米棒都可以转化为多孔的飞机状α-Fe2O3和α-Fe2O3的纳米棒. 溶液浓度的提高只会增加样品的尺寸而对其形貌没有太大的影响. 形貌和尺寸不同对材料的磁性能有很大的影响.
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纳米氧化锌的表面修饰及其机理的研究
朱磊,江红,王滨,魏佳,朱红
2007 Vol. 22 (2): 219222
摘要(
3662 )
PDF(472KB)(
1987
)
采用改进的直接沉淀法制备了Φ10nm氧化锌. 分别用油酸(OA), 山梨醇酐单硬脂酸酯(Span-60), 月桂酸钠(SL)三种表面活性剂修饰纳米氧化锌颗粒. 宏观沉降实验分析了修饰后的纳米氧化锌在液体石蜡中的稳定性, 发现油酸修饰的纳米氧化锌能在液体石蜡有机相中长时间分散而不沉淀, 具有优异的修饰效果, 而山梨醇酐单硬脂酸酯和月桂酸钠则无法长期稳定存在于有机相中; 微观红外光谱分析表明, 油酸与纳米氧化锌以共价键和氢键两种形式结合, 在无机纳米颗粒表面形成单分子膜; 而山梨醇酐单硬脂酸酯和月桂酸钠的修饰则不牢固.
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低pH值条件下纤维状 ZrO2水合物的制备
翟林峰,史铁钧,王华林
2007 Vol. 22 (2): 223226
摘要(
3171 )
PDF(656KB)(
1963
)
以无机盐氧氯化锆(ZrOCl2·8H2O)为原料, H2O2为水解促进剂, 乙醇为溶剂, 低pH值条件下制备了纤维状ZrO2水合物. 运用FT-IR、TG、XRD研究了ZrO2水合物的组成、结构和热稳定性, 用光学显微镜、FESEM对ZrO2水合物的形貌及其形成机理进行了分析. 结果表明, ZrO2水合物分子简式为Zr(μ-OH)2(OH)2·2H2O; 经80℃干燥的ZrO2水合物为非晶态, 随热处理温度的升高, 物相结构由亚稳四方相向单斜相转变; ZrO2水合物是由尺寸较小的短纤维通过表面羟基的氢键作用, 按一定方式聚集而成的尺寸较大的纤维簇.
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胶原/TiO2纳米复合红外低发射率材料的制备与表征
孙艳青,周钰明
2007 Vol. 22 (2): 227231
摘要(
3097 )
PDF(637KB)(
1810
)
用胶原与改性纳米TiO2复合得到新型有机-无机复合材料, 研究复合物中胶原的含量随复合温度、pH的变化规律, 并考察TiO2晶型、Al2O3包膜改性及戊二醛交联改性对复合材料红外发射率的影响. 结果表明: 胶原与改性纳米TiO2复合的最佳温度为50℃、pH为8.0, 胶原含量最高可达9.45wt%, 两者间较强的复合协同作用明显降低了材料的红外发射率, 并提高了材料的热稳定性; 复合材料经戊二醛交联改性后可形成紧密有序的网络层状结构, 热稳定性进一步提高, 红外发射率最低可降至0.502.
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氧化铝纳米线的催化氧化法制备及表征
杨琪,刘磊,沈彬,胡文彬
2007 Vol. 22 (2): 232236
摘要(
2979 )
PDF(678KB)(
1773
)
以汞为介质, 通过铝的催化氧化反应制备出氧化铝纳米线. 采用FE-SEM、TEM、EDX、XRD、IR等手段对氧化铝纳米线进行表征. 结果表明, 氧化铝纳米线直径为5~15nm, 无定型结构. 随着反应温度、铝纯度、反应气氛中的氧含量升高, 氧化铝纳米线比表面积增大; HgCl2溶液浓度、铝浸入溶液的时间对氧化铝纳米线的比表面积没有明显影响.
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离子交换法制备钛酸钾纳米纤维及其表征
王晓冬,金振声,张经纬,杨建军,张治军
2007 Vol. 22 (2): 237242
摘要(
3271 )
PDF(673KB)(
1893
)
采用离子交换法, 即以KOH溶液与钛酸纳米管(H2Ti2O4(OH)2)反应, 制备了钛酸钾纳米纤维. 透射电镜(TEM)和X射线衍射分析(XRD)结果表明, 经过离子交换, 形貌由纳米管变为纳米纤维, 晶体结构亦发生改变. 利用原子吸收分光光度法, 比色法和X射线光电子能谱(XPS)对离子交换产物的Ti, K元素的原子比和化学价态进行分析, 结果表明, 离子交换产物的经验式为: K1.34H0.66Ti2O4(OH)2与H2Ti2O4(OH)2纳米管相比, 钛酸钾纳米纤维的热稳定性较好, 700℃以上的热处理才使其晶型发生改变, 出现单斜型的K2Ti4O9. 高温处理导致钛酸钾纳米纤维的直径增加, 但仍保持较大长径比. 该材料的BET比表面积为104m2·g-1.
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水热合成单晶La 1-x Ca x MnO3系列纳米线
晋传贵,张涛,李晓光
2007 Vol. 22 (2): 243246
摘要(
3200 )
PDF(531KB)(
1868
)
采用水热法, 成功地合成了一系列单晶La 1-x Ca x MnO3(x=0.3、0.5、0.75)纳米线. X射线衍射(XRD)的结果表明所制备的样品是纯的La 1-x Ca x MnO3 正交相(x=0.3、0.5、0.75)纳米线. 透射电子显微镜(TEM)的照片清晰地显示所制备的样品是由大量直径均匀(约90nm)、长度从几微米至几十微米的La 1-x Ca x MnO3的单晶纳米线构成. La 0.5 Ca 0.5 MnO 3纳米线清晰的高分辨电子显微镜(HRTEM)的图片表明纳米线的表面是光滑的, 没有任何缺陷且La 0.5 Ca 0.5 MnO3纳米线沿<100>方向生长. La 0.5 Ca 0.5 MnO 3 纳米线磁测量的结果表明相对于块材来说纳米线的Tc有明显地提高, 这是由于晶胞收缩和形状各向异性所致.
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铌酸钠粉体的水热法合成研究
王英,易志国,杨群保,王东,李永祥
2007 Vol. 22 (2): 247252
摘要(
3860 )
PDF(690KB)(
2232
)
以Nb2O5和NaOH为原料, KOH为矿化剂, 在200℃, 浓度为1mol/L或2.5mol/L的碱性溶液中用水热法制备了具有正交晶系结构的NaNbO3粉体. 采用XRD和FTIR对产物结构进行了表征, 用SEM观察了粉体的结晶形貌, 用EPMA方法估算了产物的主要化学成分. 研究了KOH、表面活性剂以及反应时间等工艺条件对产物形貌和晶体结构的影响. 结果表明, 在相同温度下, OH-的摩尔浓度及反应时间是影响产物结构和形貌的关键因素. 利用透射电镜(TEM)和电子衍射(EDS)发现合成的NaNbO3晶粒中存在超结构.
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准单分散球形二氧化钛颗粒的可控制备研究
向礼琴,尹剑波,高文帅,赵晓鹏
2007 Vol. 22 (2): 253258
摘要(
3101 )
PDF(792KB)(
1976
)
采用表面活性剂辅助的溶胶-凝胶法制备了粒径在200~900nm之间可调控的球形TiO2颗粒. 基于SEM、TEM、XRD、氮气吸附-脱附等分析手段, 系统研究了不同种类和链长的非离子表面活性剂ODA、Span-80、F-127、PEG系列对颗粒粒径和分散性的影响, 结果表明TiO2颗粒的形貌、粒径及尺寸分布与所加入表面活性剂分子的空间位阻有关. 对于同一种类型的表面活性剂, 所加入分子的空间位阻越大得到颗粒的形貌越规则、颗粒的粒径越小、单分散性越好. BET分析表明, 加入F-127及PEG-20000所得到的TiO2颗粒经500℃处理后具有介孔结构, 平均孔径分别为3.4和2.6nm.
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Sol-Gel法制备球形UO2陶瓷颗粒
卢振明,符晓铭,郭文利,梁彤祥,唐春和
2007 Vol. 22 (2): 259262
摘要(
3113 )
PDF(756KB)(
2121
)
以U3O8粉末为原料, 采用外凝胶与内凝胶结合的sol-gel法, 经过溶解制胶、凝胶成球、陈化、洗涤干燥、煅烧、还原烧结、筛选得到球形UO2陶瓷颗粒. 采用该方法制备的陶瓷颗粒为面心立方结构, 密度为理论密度的98.18%; 基本不含杂质, O/U比为2.00, 平均标准偏差为0.001; 平均直径为498.1μm, 标准偏差为14.7μm; 球形度分布在1.00~1.10区间, 平均值为1.04; 平均畸形比为2.2×10-4, 各项指标都达到设计要求. 同时, 研究分析了各参数的影响.
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机械活化燃烧合成SiC粉体的研究
杨坤,杨筠,林志明,李江涛
2007 Vol. 22 (2): 263267
摘要(
3251 )
PDF(598KB)(
1900
)
以硅粉和碳黑为初始原料, 通过机械活化和化学活化预处理, 实现了Si-C体系在较低温度下燃烧合成SiC. 采用XRD、SEM和EDS等手段, 分析了合成产物的相组成和微观结构特征. 结果表明: 机械活化预处理可使燃烧反应诱发温度降低至1050℃, 合成SiC粉体的比表面积为4.36 m2/g, 平均粒径<5μm.
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阴离子掺杂对KDP晶体光散射的影响
张建芹,王圣来,房昌水,孙洵,顾庆天
2007 Vol. 22 (2): 268272
摘要(
3081 )
PDF(423KB)(
1929
)
选用硫酸钾、硝酸钾和氯化钾作为掺杂剂, 采用传统降温法和“点籽晶”快速法生长了磷酸二氢钾(KDP)晶体, 利用超显微法对KDP晶体中的散射颗粒进行了观察, 研究了SO42- 、NO 3- 和Cl - 三种阴离子掺杂对晶体中光散射的影响. 结果表明, 掺杂后SO42-造成晶体光散射的轻度增加; 而NO 3 -和Cl - 离子掺杂后, 对于传统降温法所得晶体, 散射明显加重, 对于“点籽晶”快速法所得晶体的散射影响不大.
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新型压电晶体锗酸镓锶与硅酸镓镧声表面波传播特性的研究
辛长宇,吉小军,施文康
2007 Vol. 22 (2): 273276
摘要(
2851 )
PDF(475KB)(
1541
)
新型压电晶体Sr3Ga2Ge4O14(SGG)在声表面波传感器方面有潜在的应用前景. 根据最新的关于锗酸镓锶的特性报道, 理论计算了SGG在X切、Y切和Z切上的声表面波(SAW)传播特性(相速度、机电耦合系数、能流角). 与类质同构体LGS相比较, SGG晶体表现出了更优异的机电特性.
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TeO2-ZnCl2-BaO-NaF玻璃系统的结构及中红外透过特性的研究
吴家禄,张军杰,赖杨琼,胡丽丽,姜中宏
2007 Vol. 22 (2): 277282
摘要(
3475 )
PDF(689KB)(
2116
)
制备了一种新型的氧卤碲酸盐玻璃: (80-x)TeO2-15ZnCl2-xBaO-5NaF(x=30、20、10、0mol%), 对玻璃的机械强度、热稳定性、拉曼光谱、紫外吸收光谱、红外透过光谱等特性进行了研究. 通过拉曼光谱分析研究了玻璃组分含量的变化对玻璃结构和红外透过性能的影响. 结果表明, 随着BaO含量的增加, 玻璃在红外波段透过率显著增加, 并且红外透过截止波长向长波方向移动, 本文对这一实验结果进行了机理性的研究探讨. 同时, 通过在熔制过程中通入高纯O2, 以及引入适量的卤化物有效地除去玻璃中的[OH]基团, 使玻璃的红外透过性能得到进一步的提高. 这种新型的氧卤碲酸盐玻璃在中红外区域有较高的透过(≥80%), 中红外波段透过截止波长达6.5μm, 是一种红外透过性能优良的光学玻璃材料.
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新型碳热还原法制备LiFePO4/C复合材料及其性能研究
刘素琴,龚本利,黄可龙,张戈,李世彩
2007 Vol. 22 (2): 283286
摘要(
3230 )
PDF(429KB)(
2001
)
以葡萄糖为碳源, 采用一种新的碳热还原法制备LiFePO4/C正极材料. 采用TG-DTA、XRD、TEM等手段对前驱体及产物进行了表征, 研究了碳热还原的反应历程, 测试了样品的电化学性能. 结果表明, 该碳热还原法可以降低煅烧温度. 600℃烧结24h的样品在0.05C下首次放电容量达156mAh·g-1, 在0.1、0.2、0.5、1C下首次放电容量分别为146、135、130、121mAh·g-1. 该样品在1C下经过30次循环, 容量还保持为119mAh·g-1, 衰减仅为1.65%.
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低温化学气相渗透法制备Cf/TaC复合材料的研究
陈招科,熊翔,肖鹏,李国栋,黄伯云
2007 Vol. 22 (2): 287292
摘要(
3215 )
PDF(775KB)(
1818
)
利用TaCl5-Ar-C3H6反应体系, 用化学气相渗透(CVI)的方法, 在炭毡中炭纤维表面沉积TaC. 研究了温度对涂层的沉积速率、沉积均匀性、物相组成、微晶尺寸和微观生长形貌的影响. 研究结果表明: 沉积速率随沉积温度升高先增加后减小, 在950℃时达到最大值, 在900℃时沉积均匀性最好; 在800~1000℃范围内能沉积出结晶度较好的TaC涂层, 随着温度升高, 微晶尺寸增大; TaC在炭纤维表面为岛状生长模式; 随温度升高, 岛尺寸先增加后减小, 岛扩散能力增强, 沉积岛之间相互链接融合.
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钛酸钡陶瓷材料的制备及电磁性能研究
王桂芹,陈晓东,段玉平,李伟平,刘顺华,温 斌
2007 Vol. 22 (2): 293297
摘要(
2816 )
PDF(792KB)(
2145
)
采用溶胶-凝胶法制备出了钛酸钡陶瓷粒子, 观察和分析了粒子的成分、形貌和微观结构及其对电磁波的吸收性能, 并测定了粉体的复介电常数和磁导率. XRD和TEM分析表明制备的粒子为四方相, 粒径在30~40nm左右. 制备的钛酸钡/环氧树脂复合吸收材料在8~18GHz范围内对电磁波有良好的吸收效果, 当含量为20%时效果最佳. 最后针对其吸收特性探讨了钛酸钡粒子的吸收机理.
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复合材料在传动过程中的摩擦磨损行为
张亚妮,张立同,成来飞,徐永东
2007 Vol. 22 (2): 298304
摘要(
3326 )
PDF(668KB)(
1876
)
采用化学气相渗透法(CVI)制备了二维碳纤维增强碳化硅(C/SiC)陶瓷基复合材料. 基于耦合应力等效模拟系统的开发, 采用摩擦扭矩的变化表征传动过程的摩擦磨损性能. 研究了以传动为背景的高载荷、低转速摩擦磨损行为及机理. C/SiC复合材料以其较低的摩擦扭矩、低的磨损率特别是在高载荷下的较小变形验证了良好的耐磨特性以及承载能力. 相同条件下其磨损率只有Ti合金的1/10~1/20. 低转速下磨损机理以磨粒磨损为主, 高载荷没有引起表面热裂纹.
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温度脉冲方法制备碳/碳化硅复合材料界面的微观结构与性能研究
袁 明,黄政仁,董绍明,朱云洲,江东亮
2007 Vol. 22 (2): 305310
摘要(
3195 )
PDF(1434KB)(
2218
)
采用温度脉冲化学气相渗透沉积的方法制备了碳/碳化硅复合材料界面. 以六甲基二硅胺烷(Hexamethyldisilazane , HMDS) 为前驱体, 以3k, 三维四向的石墨化碳纤维编织体为预制体, 通过强制流动热力学梯度化学气相渗透沉积的方法(FCVI)制备出密度为1.98g·cm-3的C f/SiC复合材料. 运用透射电子显微镜(TEM)对复合材料的界面微观结构进行了分析. 复合材料的平均弯曲强度为458MPa, 平均断裂韧性为19.8MPa·m1/2. 应用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的断裂形貌进行了分析研究.
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C/C复合材料压缩破坏的应变率效应研究
袁秦鲁,李玉龙,李贺军,李淑萍,郭领军
2007 Vol. 22 (2): 311314
摘要(
3093 )
PDF(498KB)(
1981
)
研究了碳布叠层/碳复合材料在四种不同应变率下的压缩性能, 对其在准静态、动态载荷下的压缩破坏机理进行了初步的探讨. 研究结果表明: C/C复合材料的压缩破坏强度具有较强的应变率效应, 与准静态(10-4/s)相比, 复合材料的动态(1.5×102/s)压缩强度可提高70%左右; 复合材料在准静态、动态载荷下力学性能的差异可归结为纤维与基体界面特性的应变率效应以及不同应变率下破坏模式的不同.
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Li1.0Nb0.6Ti0.5O3陶瓷的低温烧结其微波介电性能
管恩祥,陈 玮,罗 澜
2007 Vol. 22 (2): 315318
摘要(
3437 )
PDF(506KB)(
2045
)
研究了以Li1.0Nb0.6Ti0.5O3 (LNT) 陶瓷为基体, B2O3-ZnO-La2O3 (BZL) 玻璃为烧结助剂的复合材料的低温烧结行为及微波介电特性. 研究表明,BZL 玻璃能有效降低LNT陶瓷的烧结温度, 掺入10wt% BZL玻璃的复合材料能够在900℃烧结致密. XRD与SEM分析结果表明, 添加BZL玻璃的样品烧结后含有LNT和LaNbTiO6两种晶相, 其中LaNbTiO6相是LNT与BZL玻璃在烧结过程中发生化学反应的产物. 在LNT陶瓷中添加BZL玻璃使材料的介电常数和品质因数下降, 但有助于减小体系的谐振频率温度系数. 掺入10wt% BZL 玻璃的复合材料在900℃烧结2h 后获得了比较满意的微波介电特性: 介电常数k≈58, 品质因数Q× f≈4800GHz, 谐振频率温度系数τ f≈11×10-6/℃.
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(1-x)La2/3Ca 1/3 MnO 3/xSb2O 5复合体系的电子输运和磁电阻行为
袁 力,缪菊红,王永强,刘 莉,袁松柳
2007 Vol. 22 (2): 319322
摘要(
3073 )
PDF(344KB)(
1816
)
用两步法制备了(1-x)La2/3Ca 1/3 MnO 3/xSb2O 5复合样品. 零场下电阻温度关系测量表明, 对x<3%范围, 随Sb2O5含量增加, 复合样品电阻率增大, 绝缘体-金属转变温度降低; 而对x>3%范围, 随Sb2O5含量增加, 复合样品电阻率减小, 绝缘体-金属转变温度提高. 磁电阻测量表明, 少量Sb2O5同La2/3 Ca1/3 MnO3复合, 可明显增强磁电阻效应.
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NbO3-LiNbO3无铅压电陶瓷的烧结特性和压电性能研究
唐福生,杜红亮,刘代军,罗 发,周万城
2007 Vol. 22 (2): 323327
摘要(
3795 )
PDF(582KB)(
2503
)
采用传统陶瓷烧结工艺制备了(1-x)(K0.5Na0.5)NbO3- xLiNbO3无铅压电陶瓷, 研究了陶瓷的结构、烧结特性及电性能特征. 制备的 (K0.5Na0.5)NbO3- xLiNbO3陶瓷为单一的钙钛矿结构, 室温下其相结构随LiNbO3含量增加逐渐由正交相向四方相转变, 显微结构也由于LiNbO3含量的不同而表现出很大差异. 与(K0.5Na0.5)NbO3陶瓷相比, (K0.5Na0.5)NbO3- LiNbO3陶瓷的烧结温度降低, 烧结特性得到改善. (K0.5Na0.5)NbO3- LiNbO3陶瓷表现出优越的压电性能, 其中0.94(K0.5Na0.5)NbO3- 0.06LiNbO3(x=0.06)陶瓷的压电常数d33达到205pC/N, 机电耦合系数kp为40.3%, kt达到49.8%.
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飞秒激光烧蚀MgAl2O4透明陶瓷的实验研究
余本海,戴能利,李玉华,郑启光,陆培祥
2007 Vol. 22 (2): 328332
摘要(
3306 )
PDF(706KB)(
1869
)
实验研究了800nm飞秒激光与MgAl2O4透明陶瓷的相互作用, 得到其在单脉冲、多脉冲情况下的损伤阈值和损伤面积, 用CCD成像技术和扫描电镜观察了烧蚀点的形貌特征, 用显微红外光谱仪测试了烧蚀区域的透过光谱. 结果表明: 单脉冲烧蚀条件下, 烧蚀面积与脉冲能量近似为线性关系, 而在多脉冲烧蚀条件下, 烧蚀面积随着脉冲数量的增加呈近似波尔兹曼(Boltzmann)增大; 当激光功率接近损伤阈值时, 烧蚀后的区域在波数为2500~7000cm-1范围内的红外透过率由82%提高到86%, 当激光功率超过损伤阈值后, 透过率降低20%左右.
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HA/PDLLA复合材料的制备及其降解性能研究
黄福龙,戴红莲,方园,单学智,李世普
2007 Vol. 22 (2): 333338
摘要(
2783 )
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1832
)
首先采用开环聚合合成了PDLLA, 液相-沉淀法合成了HA超微粉, 然后采用液相吸附法制备了HA/PDLLA复合材料. 以纯PDLLA进行对照, 对HA/PDLLA复合材料进行体外降解实验和体内植入实验, 并进行扫描电镜观察. 结果表明HA/PDLLA复合材料较单纯PDLLA材料的降解速度减慢, 机械强度升高, 避免了过早的丧失力学强度. HA颗粒从材料表面脱落后, 成纤维细胞向组织内长入, 并伴有少量新生骨痂的形成, 显示HA/PDLLA复合材料具有良好的降解性能, 一定的成骨性和骨连接性. 24周时, HA/PDLLA材料被组织分隔包裹, 新生骨组织长入材料, 骨愈合情况良好, 具有足够的强度保证实验性松质骨骨折正常愈合.
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平板式SOFC结构热应力的有限元分析
陈 弦,杨 杰,蒲 健,李 箭
2007 Vol. 22 (2): 339343
摘要(
3977 )
PDF(531KB)(
2097
)
采用有限元数值计算方法, 对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的结构建立了三维有限元分析模型, 模拟计算了平板式SOFC单电池在均匀温度场中由于各层部件之间的热膨胀系数差异而产生的热应力, 并对模拟结果进行了分析和讨论, 为优化平板式SOFC的材料选择和结构设计提供了依据. 计算结果表明: 在阳极(或阴极)与电解质界面处出现热应力的最大值; 界面热应力的大小及分布与电极材料的热膨胀系数和温度载荷密切相关.
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SAPMAC法长蓝宝石晶体的温场设计、工艺分析与控制
许承海,韩杰才,张明福,孟松鹤,左洪波
2007 Vol. 22 (2): 344348
摘要(
3695 )
PDF(618KB)(
2676
)
采用SAPMAC法, 以a向为结晶取向, 生长出φ 240mm ×210mm, 重27.5kg的完整透明的蓝宝石单晶. 从理论上探讨了缺陷密度及晶体开裂与温度分布、生长速率、冷却速率等晶体生长工艺参数之间的关系. 设计了SAPMAC法生长大尺寸晶体的最佳温场分布、 工艺控制. 利用专用设备加工出大尺寸晶棒、板状窗口, 并测试了标准样品的红外透过性能.
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阳极氧化法制备TiO2纳米管阵列及其光电性能研究
李贺,姚素薇,张卫国,王宏智,贲宇恒
2007 Vol. 22 (2): 349353
摘要(
3473 )
PDF(808KB)(
2537
)
采用阳极氧化法在钛片上制备了TiO2纳米管阵列光电极, 利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD) 对TiO2纳米管的形貌和结构进行了表征, 详细考察了氧化工艺参数对纳米管阵列形貌的影响, 并通过稳态光电响应技术对TiO2纳米管电极的光电化学性能进行了研究. 结果表明, 在1wt HF电解液中, 控制氧化电压为20V, 反应30min后, 在Ti表面获得了垂直导向的TiO2纳米管阵列, 孔径约为90nm, 管壁厚度约为10nm. 经600℃退火处理后, TiO2纳米管阵列为锐钛矿型与金 红石型的混晶结构, 此时电极的光电性能最佳, 与TiO2纳米多孔膜电极相比, 光电性能大幅提高.
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透明致密ZnO薄膜的恒电流沉积及生长过程研究
彭芳,李效民,高相东,于伟东,邱继军
2007 Vol. 22 (2): 354358
摘要(
3315 )
PDF(654KB)(
2416
)
采用阴极恒电流沉积方法, 以Zn(NO 3)2水溶液为电沉积液, 在经电化学预处理后的ITO导电玻璃上生长了具有c轴高度择优取向、均匀致密的透明ZnO薄膜. 采用X射线衍射、扫描电镜和光学透过谱等技术, 对不同沉积时间条件下薄膜的结晶特性、表面和断面结构、光学性质等进行了研究. 结果表明, 沉积时间对ZnO薄膜质量影响明显: 在薄膜生长后期(120min), ZnO薄膜的结晶性和表面平整度明显降低, 晶粒尺寸增大, 可见光透过率下降, 表明高质量ZnO薄膜的电化学沉积有一最佳生长时间; 此外, 薄膜厚度随时间呈线性变化, 表明可通过生长时间实现对ZnO薄膜厚度的精确控制.
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[101]取向Li掺杂ZnO薄膜光学性能的研究
朱兴文,李勇强,陆液,李英伟,夏义本
2007 Vol. 22 (2): 359362
摘要(
3295 )
PDF(472KB)(
2175
)
采用射频磁控溅射法在玻璃衬底上制备了[101]取向的Li:ZnO薄膜, 研究了该薄膜的光学性能随热处理温度变化的规律. 结果表明, 399nm的发光峰是由Li的杂质能级引起; 与[002]取向的薄膜相比, 未经热处理的[101]薄膜其光学带隙大, 且出现了380nm附近的带边发射(NBE) 峰; 在560~580℃热处理下, 其晶胞变小、光学带隙变窄、360nm 左右的带间发光峰红移; 当热处理温度升至610℃时, 薄膜中再次出现380nm的NBE峰.
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泡沫镍负载TiO2和TiO2/Al2O3薄膜的光催化性能研究
胡海,肖文浚,袁坚,施建伟,上官文峰
2007 Vol. 22 (2): 363368
摘要(
3020 )
PDF(638KB)(
2073
)
以泡沫镍为载体, Al 2O3 作为过渡中间层, 用溶胶-凝胶法在泡沫镍上负载锐钛矿相的TiO2薄膜, 制成泡沫金属基的TiO2和TiO2/Al2O3光催化剂, 利用XRD和FE-SEM等测试手段对其性质进行表征, 用乙醛气体的光催化降解测试其活性. 研究表明: 泡沫镍负载的TiO2和TiO2/Al2O3薄膜具有良好的光催化活性, 特别是TiO2/Al2O3薄膜具有更高的催化活性. 这是由于负载的Al2O3 过渡中间层增大了载体的比表面积, 具有吸附浓缩作用, 同时也增加了负载光催化剂的活性位数量. 实验表明: TiO2/Al2O3薄膜的光催化活性和稳定性较单一的TiO2薄膜有非常显著的提高.
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负载缺位钨硅酸的有机无机复合光致变色薄膜
董晓雯,潘庆谊,黄焱,黄家骏,王思远
2007 Vol. 22 (2): 369372
摘要(
3287 )
PDF(505KB)(
2154
)
采用sol-gel技术, 利用缺位杂多酸中氧原子不饱和性, 将Keggin结构缺位杂多酸盐SiW11以共 价键结合到SiO2 网络上, 制备了SiW11/SiO2/PVA复合薄膜. IR光谱表明, SiW11在基体中基本保持Keggin结构, 与SiO2网络上形成了W--O--Si 共价键. 由于W--O--Si键的生成, 造成Keggin结构SiW11产生一定的形变. 此薄膜在紫外光照射下变蓝, 具有较好的光致变色性质.
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真空紫外激发下Pr 3+掺杂的几种硼酸盐体系的低温光谱特性
符义兵,张国斌,吴文清,戚泽明,石军岩,施朝淑
2007 Vol. 22 (2): 373376
摘要(
2515 )
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1855
)
研究了SrB4:Pr 3+, LaB3O6:Pr 3+ 及LaMgB5O10:Pr 3+低温下的光谱. 从发射谱上看这三种发光材料都可以产生光子级联发射, 对照Pr 3+离子的能级图对各发射峰进行了指认. 因为硼酸盐体系中较高的声子振动能量导致了3 P0和1D2能级间的无辐射弛豫, 所以级联发射的第二步过程3 p 0→3HJ发光非常微弱或基本没有. 在LaB3O6 及LaMgB6O10 的激发谱上除了4f5d吸收带外还观测到了Pr3+离子的3H4→1S0跃迁, 由此在这两种材料中确定了Pr 3+离子的1S0能级相对于最低的4f5d能级的位置.
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超声雾化方法中两步沉积对YBCO薄膜性能的影响
刘敏,索红莉,赵跃,张迎肖,刘丹敏,周美玲
2007 Vol. 22 (2): 377380
摘要(
3180 )
PDF(482KB)(
1573
)
用自行研制的超声雾化装置在{110}<011>织构的Ag基带上直接沉积了YBCO涂层超导薄膜, 结果发现一步沉积所得YBCO薄膜的表面有许多白色小颗粒, 而且薄膜的织构和临界电流密度都较低, 这是在900℃高温沉积过程中大量的Ag蒸发和扩散到YBCO膜层中所致. 于是本文提出分高低温两步沉积的实验方案, 即700℃先沉积15min, 再升温到900℃沉积30min, 通过SEM对薄膜表面和EDS能谱对薄膜的断面进行分析可知, 两步沉积的YBCO薄膜中Ag的含量大大降低, 而且薄膜的织构和临界电流密度得到明显改善和提高, 最后通过两步沉积制备了15cm长、临界电流密度高于104A/cm2的YBCO超导薄膜.
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正偏压对纳米金刚石薄膜结构和电阻率的影响
吴南春,夏义本,谭寿洪,刘健敏,苏青峰,王林军
2007 Vol. 22 (2): 381384
摘要(
3331 )
PDF(495KB)(
1957
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采用电子辅助热丝化学气相沉积工艺, 在1kPa反应气压和施加不同的偏流条件下, 沉积了纳米金刚石薄膜. 用X射线衍射, 场发射扫描电镜和半导体特性表征系统对该薄膜进行了表征和分析. 结果表明, 施加偏流可以使薄膜晶粒呈现明显的(110)晶面择优取向, 表面形貌发生较大变化. 当偏流为8A时, 薄膜晶粒达到最小值, 约为20nm, 薄膜表面也最光滑. 本文讨论了在低气压和电子轰击条件下(110)晶面择优取向的形成机制及其对薄膜显微形貌和电阻率的影响关系.
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