综述了Al₂O₃异向生长晶粒微观结构的特征,详细论述了不同添加剂、不同晶种及引入方式对A_l2O₃晶粒异向生长、显微结构及其力学性能的影响,分析了不同条件下Al₂O₃晶粒的异向生长机理,阐述了异向生长晶粒增韧Al₂O₃陶瓷的机制.

镍酸锂作为高性能、低成本的锂离子电池正极材料已倍受关注.但存在一些实用化的困难,热稳定性差即是主要的因素之一.本文综述了镍酸锂材料在全锂或电化学脱锂状态下的热行为和热分解机理的最新研究进展;概述了以解决镍酸锂用作锂离子电池正极材料的热稳定性问题所进行的各种改性研究情况.

综述了半导体多相光催化的基本原理、半导体基纳米复合材料的基本结构、制备方法及复合材料在光电化学方面对材料性能的影响.着重强调了半导体基纳米复合材料与单一的半导体材料相比光催化性能的提高,并对半导体基纳米复合材料在光催化领域的研究和应用提出了一些展望.

铁电钛酸锶钡(Ba_xSr_1-xTiO₃)是一种拥有十分优越铁电/介电性能的材料,在可调谐微波器件及动态存储器件方面具有很好的应用前景.本文概括介绍了Ba_xSr_1-xTiO₃薄膜的研究意义、基本结构、制备方法、各种性能特征及其表征方法与应用展望;并对当前Ba_xSr_1-xTiO₃薄膜研究中的几个重要前沿问题进行了详细讨论.

引用绿色化学的新概念,重新评价现有各类水处理剂材料的环境友好度和应用价值,综述了国内外绿色水处理剂材料研究的状况和设计思路,涉及到水处理缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、絮凝剂等,以及纳米半导体光催化材料在有机污水处理中的应用.

测试了采用熔体法通过使用异质同构的Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃籽晶生长出的Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-PbTiO₃单晶的铁电、压电性能的温度稳定性,研究结果发现,<001>取向的PIN—PT单晶不但具有非常优越的铁电、压电性能,其室温电容率ε达5000左右,介电损耗因子tgδ-1％,k33值最大可达到95％,d₃₃值最大可达到3000pC/N左右.而且具有很高的温度稳定性,即使测试温度超过150℃,k₃₃值也只下降不到10％.研究结果表明,该晶体是继PMN-PT和PZN—PT单晶之后又一种非常具有发展前途的单晶.

研究了对碳纳米管粉体和基于碳纳米管的双电层电容器电极板经热混合酸处理后的性能变化.结果显示:热酸处理可以有效的去除碳纳米管粉体中的非晶碳,提高碳纳米管分散性,引入若干种官能团;经热酸处理的碳纳米管电极板,比表面积提高,孔径分布得以优化,以及碳纳米管上官能团对电解质的吸引作用,使电容器的比电容得以显著提高.

研究了一种制备锂离子电池阴极材料的新方法,通过柠檬酸凝胶燃烧法制备出高电压阴极材料LiCoVO₄,并采用DSC、TG、XRD、IR、Raman、SEM、EDAX和模拟电池组装等测试方法对合成材料进行了表征和测试.结果表明高结晶单相LiCoVO₄在450℃形成. LiCoVO₄位于820cm^-1处的红外吸收带和拉曼吸收带分别归属于VO₄四面体具有A₁对称的伸缩振动和VO₄四面体中V-O键振动的内模振动峰,而335cm^-1处的红外和拉曼吸收带则对应于VO₄四面体具有E对称的变角振动.产物一次粒子平均粒径为300nm,粒径分布和元素分布基本均匀.产物的首次充电容量为160mAh·g^-1,充电平台电压为4.8V,放电容量为152mAh·g^-1,具有较好的电化学性能.

通过在不同温度下对KMnO₄进行热分解制得电化学电容器电极材料MnO₂.经XRD和TEM测试,结果表明不同温度得到的MnO₂具有一定的层状结构,随着温度升高,无定形相/晶化相比降低.电化学测试表明这些材料皆有典型的电容性能. 550℃热解产物电容特性最好,比电容量达243F·g^-1,充放电性能好,经200次循环电极容量保持在95％以上.

采用浸渍法和掺杂法分别在活性炭中负载金属Cu,初步电化学性能测试表明,活性炭负载金属Cu可以提高活性炭电极的放电容量,但不同负载方法对其循环性能造成较大的影响.通过电镜照片和XRD等手段对金属在活性炭上的负载状态进行分析比较,结合电极的充放电性能,发现在活性炭中均匀掺杂金属Cu,可以提高电容器的放电容量,且电化学性能稳定.

研究了热分解法制备的Ti/SnO₂十Sb₂O₃/PbO₂电极性能以及该电极在硫酸溶液中作阳极使用的电化学特性. ESEM实验结果表明,所制备的锡锑中间层表面致密有序,能有效阻止新生态氧向基体扩散,延缓了绝缘的TiO₂层生成.循环伏安曲线表明在析氧过程中,电极表面的组成会发生改变.所制电极在电流密度为4.0A/cm²、60.0℃、1.0mol/LH₂SO₄溶液中作阳极使用时其寿命可达30h.

采用甘氨酸-硝酸盐(GNP)法合成出La_0.6Sr_0.4Fe_0.8Co_0.2O₃超细粉体,探讨各因素对产物的晶体结构和显微形貌的影响,研究烧成温度对电导率的影响.研究表明,G/Mⁿ⁺控制在2.0—3.0、热处理温度为750℃是最佳的合成条件,1200℃烧成样品具有最优良的电性能.在室温～900℃温度范围内,样品的电导率在600℃附近出现最大值,低温段的导电行为符合小极化子导电机制.与常规固相法相比,GNP法制备样品具有更好的烧结活性和导电性能.

对PZT陶瓷浆料胶体化学特性进行了研究,成功制备了高固相含量低粘度的PZT陶瓷浆料.对含不同分散剂凝胶注模成型PZT样品电学性能的研究及其与普通干压法制备样品的比较表明,成型过程中的各种有机添加剂如单体和交联剂等不会对PZT的性能造成影响,而某些无机成份如选择不当的分散剂,则会起到一种掺杂剂的作用,从而影响成型后样品的各种电学性能.本文结果说明,对于电子陶瓷材料,在应用凝胶注模这种成型方法时,必须考虑各种添加剂可能对样品性能造成的影响

研究了Nd³⁺离子A位置换改性(Pb_0.5Ca_0.5)(Fe_0.5Nb_0.5)O₃陶瓷的微波介电性能.[(Pb_0.5Ca_0.5)_1-xNd_x](Fe_0.5Nb_0.5)O₃(PCNFN)陶瓷的微波介电性能得到改善是由于少量过剩的Nd³⁺与(Pb,Ca)²⁺的固溶能够消除氧空位.当x=0.02时,能够形成单相的钙钛矿相,随着Nd³⁺置换量的增加,过剩的Nd³⁺将导致第二相焦绿石的形成,焦绿石会恶化PCNFN的微波介电性能.PCNFN介电性能随x的增加而下降是由于焦绿石相随x增加的结果.当x=0.02-0.05,PCNFN陶瓷有很好的微波介电性能,介电常数K>100,Qf值为5385-5797GHz,频率温度系数TCF随Nd³⁺含量的增加从正的变为负的.

研究了线圈状和麻花状两种典型螺旋形手征碳纤维以及直线形碳纳米管在8.2-12.4GHz的微波介电特性.螺旋形手征碳纤维通过催化化学气相沉积法制备,直线形碳纳米管用催化裂解浮游法以苯为碳源制备.螺旋形手征碳纤维与石蜡复合体的介电常数的实部(ε′)和虚部(ε″)比直线形碳纳米管与石蜡复合体的小,但线圈状螺旋形碳纤维的介电损耗角正切(tgδ=ε″/ε′)却明显偏大,线圈状和麻花状螺旋形碳纤维的tgδ分别为0.77—0.80和0.47—0.53,直线形碳纳米管的tgδ为0.45-0.77.螺旋形碳纤维与微波作用时的手征特性是导致其tgδ增大的主要原因,螺旋形手征碳纤维对微波的吸收与其自身的形状和尺寸密切相关,所以线圈状螺旋形碳纤维的tgδ比麻花状的大得多,探讨了螺旋形手征碳纤维与微波的作用机理,螺旋形手征碳纤维是一种非常有发展前景的微波吸收材料.

对同一钛酸锶钡陶瓷样品作了频域和时域介电测量.在10^-3Hz至10⁴Hz范围可以测出复介电常数.但时域测量表明样品的慢介电常数甚大于快介电常数.实验观察到在正弦外电压作用下通过样品的电流主要是不遵从RLC电路方程的慢极化效应所提供.这时的复介电常数的意义成为存在争议的复杂问题.

采用溶胶-凝胶法制备了掺杂不同浓度Sm₂O₃(分别为0.001,0.002,0.003,0.005,0.007mol)的BaTiO₃陶瓷,并对其结构与电性能进行了研究.结果表明:Sm₂O₃掺杂BaTiO₃陶瓷的晶型在室温下为四方相,而且随着Sm₂O₃掺杂浓度的增加,BaTiO₃陶瓷的晶粒尺寸变小,说明Sm₂O₃掺杂对BaTiO₃陶瓷晶粒的生长有一定的抑制作用;Sm₂O₃掺杂BaTiO₃陶瓷的电阻率比纯BaTiO₃陶瓷明显下降,当添加量为0.001mol时,电阻率最小,.从4.3×109Ω·m下降为6.536×103Ω·m;Sm₂O₃掺杂BaTiO₃陶瓷的晶粒电阻随着温度的变化,呈现NTC效应,而晶界电阻随着温度的变化,呈现PTC效应,且晶界电阻远远大于晶粒电阻,说明该材料的PTC效应是由晶界效应引起的.

以固相反应法合成出的LiAlO2细粉作为原料,采用改进的热压铸活塞法压制出薄壁管生坯,并对脱蜡后的素坯进行微波烧结与常规烧结两种不同工艺试验的比较,从产氚机理、粉体煅烧温度、颗粒尺寸、表面活性剂种类和烧结工艺等方面展开了较为系统的研究.实验结果表明,微波烧结不仅可以有效地降低烧结温度和缩短保温时间,使晶粒细化均匀,还能提高样品的抗压强度,非常有利于提高氚固体增殖剂的最终产氚性能.

介绍了一种适合于制备Si₃N₄陶瓷微细部件的微细制备技术.该技术主要包括Si粉的预烧结成形和微型加工以及反应烧结等三部分,结合了Si粉预烧结体的可加工性和Si₃N₄反应烧结所具有的近净尺寸成形特点,具有制备Si₃N₄陶瓷三维微细部件的优势.本研究利用该技术成功地制备了直径5mm、厚度1.2mm、叶片厚度大约70μm的Si₃N₄陶瓷微型转子.

研究了利用熔盐热析出反应法对AlN陶瓷的表面金属化. Ti金属化涂层呈现TiO/TiO_1-x/TiN层状结构,在涂层与AlN陶瓷结合处,存在TiN和AlN的梯度复合结构.研究表明,金属化处理显著改善了AlN陶瓷表面与金属Al的润湿性能,在1000℃下,润湿角从114.4°降至49.7°.

研究了MgO-Y₂O₃-Al₂O₃体系(相应的层状复合陶瓷试样记为A)、Y₂O₃-Al₂O₃体系(相应的层状复合陶瓷试样记为B)及La₂O₃-Y₂O₃-Al₂O₃体系(相应的层状复合陶瓷试样记为C)烧结助剂对Si₃N₄/BN层状复合陶瓷结构与性能的影响.研究表明:在相同的烧结工艺下,试样A、B、C的抗弯强度分别为700、630、610MPa,断裂功分别为2100、1600、3100J/m².试样A、B以脆性断裂为主,裂纹偏转现象不明显,而试样C的载荷-位移曲线显示了明显的“伪塑性”特征,裂纹的偏转与扩展现象明显.试样A中Si₃N₄晶粒大小不均且长径比较小,而试样C中长柱状Si₃N₄晶粒发育完善,有较大的长径比.

对商品化ZSM-5分子筛进行热处理制得了微孔-介孔双孔分子筛,微孔和介孔的结构特征由热处理工艺决定.其中在1000℃的空气中热处理2h的样品,介孔部分对比表面积的贡献已接近微孔部分对比表面积的贡献.这种双孔分子筛有很窄的介孔孔分布和较高的结晶度.

在碱性条件下,以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,制备出二氧化硅介孔颗粒材料.本文应用TEM和XRD等测试手段研究了pH值、反应温度、前驱体及共溶剂浓度等因素对SiO₂介孔颗粒形态的影响.结果证明,在适当的温度下,通过适当降低前驱体的浓度可以制备出粒径为30-50nm,孔道分布均匀,结构稳定的介孔材料.

以水/环已烷/曲拉通-100/正己醇四元油包水微乳体系中的微乳液滴为纳米微反应器,通过微反应器中增溶的锆盐和沉淀剂发生反应,制备球形超细氧化锆粉体.实验结果表明,微乳体系中的锆盐浓度、水与表面活性剂的摩尔比以及煅烧温度等对粉体的最终特性有较大影响.对获得的粉体采用激光散射法粒度测试、BET法比表面积分析、XRD物相分析、SEM、TEM形貌观察等方法进行表征.

用水热法制备出了纳米级粒径的纤维状KAl(OH)₂CO₃,并研究了不同水热反应条件对KAl(OH)₂CO₃的形成、颗粒度以及形态的影响.研究表明,不同条件下合成的晶粒均呈纤维状,随着温度的升高,长度和粒径均有所增大.在120℃制备得到的纤维平均直径为30nm,且分布均匀;KHCO₃和Al(OH)₃之比对KAl(OH)₂CO₃的形貌有显著的影响,KHCO₃用量越大,晶粒直径越细;随着介质碱性的增强,晶粒直径在pH为9.5时出现极小值,且粉体的均匀性最好.在特定的反应体系中,当反应时间达到2h后,合成反应基本达到平衡,进一步延长合成时间对粉体的形貌和颗粒尺寸没有明显的影响

通过热处理对云母微晶玻璃预制裂纹的愈合进行了初步的探索与研究,分析认为其愈合过程可分为裂面内凹与裂尖钝化、裂腔分节与球化和球化孔洞的缩小愈合三个部分.在与外界无物质交换的条件下,材料内部裂纹与损伤的愈合靠内部物质迁移及结构变化完成.该系列微晶玻璃的裂纹愈合主要受愈合温度的影响.

通过TiCl₃、TiCl₄共同水解可以制备出金红石相的氧化钛粉体.改变原料浓度可 以控制产物的形貌,较高浓度下得到300—500nm的球状颗粒,由许多细小晶粒组成;较低浓 度下得到纳米针状颗粒.提高TiCl₃的浓度可以使晶粒尺寸有所减小.

论述了非均相沉淀法制备纳米α—Al₂O₃/W复合粉体的实验过程,以及纳米钨粉对α—Al₂O₃相转变温度的影响.结果表明:纳米钨粉的存在降低了α—Al₂O₃的相转变温度.本实验所制凝胶在1000℃真空中煅烧1h可获得平均粒径<50nm的α—Al₂O₃/W粉体.

对在TiO₂纳米管表面上沉积铂进行了研究.HRTEM、XPS结果表明:第一步沉积在粉末TiO₂表面上的铂粒为纳米尺寸,系由PtO₂和Pt(OH)₂组成;第二步制成纳米管后,铂粒在纳米管外表面分布均匀.为下一步以TiO₂纳米管作为催化剂载体的研究奠定了基础.

采用混酸氧化法对碳纳米管进行化学处理,制备了分散均匀的稳定的碳管悬浮液.FTIR研究表明:经化学处理后的碳管表面带上了羧基及羟基等基团. TEM显示处理后的碳管缠绕程度明显降低. ζ电位测试结果表明,处理后碳管表面酸根离子的离解增大了碳管表面的负电荷,增强了悬浮液的稳定性.通过测定有效粒径及沉降百分比进一步证实了处理后的碳管悬浮液具有更高的分散性及稳定性.

将由自蔓延燃烧合成法制备的β—Si₃N₄棒晶加入到α-Si₃N₄起始原料中,研究了热压烧结氮化硅陶瓷力学性能的变化.随棒晶添加量的增加,材料的韧性提高,抗弯曲强度下降.与不加棒晶相比,加入8wt％的β-Si₃N₄棒晶可使陶瓷的韧性从4.0MPa·m^1/2提高到6.7MPa·m^1/2.断口形貌和压痕裂纹的显微结构观察表明,韧性的提高源于长柱状晶粒的拔出和裂纹的偏转.

采用光刻和电镀技术在5mm×5mm×0.2mm的硅片上设计并制备了2000个大小为50μm×50μm的CoNiMnP垂直各向异性永磁薄膜阵列,并对该薄膜陈列的组成、磁性能等进行了分析与测试.结果表明:薄膜阵列的组成为:Co90.32wt％、Ni7.83wt％、Mn0.74wt％、P1.11wt％,阵列垂直方向磁性能为:H_c=59.7kA/m,B_r=0.53T,(BH)_max=11.3kJ/m³;阵列水平方向磁性能为:H_c=27.8kA/m,B_r=53715T,(BH)_max=1.585kJ/m³.

采用纳米ZrO₂(8Y)粉和纳米ZnO粉为原料,对掺少量ZnO的ZrO₂(8Y)进行无压烧结研究.实验结果表明,掺少量的ZnO能促进ZrO₂与Y₂O₃的反应,加快四方相向立方相的转变,样品致密度和电导率显著提高.掺0.5wt％ZnO样品在1200℃煅烧2h的陶瓷致密度为94％,700℃时的电导率为9.02×10^-3cm-1·Ω^-1.