聚1-萘胺/BaFe_(12)O_(19)铁氧体复合材料的制备及磁性能研究

通过溶胶凝胶-自蔓延燃烧法和原位聚合法分别制备纳米钡铁氧体(BaFe_(12)O_(19))和聚1-萘胺/钡铁氧体(PNA/BaFe_(12)O_(19))复合材料,并研究了铁氧体含量对复合材料的结构、界面相互作用和磁性能的影响。采用XRD、SEM、TEM、FT-IR和VSM等方法对复合材料的结构、形貌和磁性能进行了表征。结果表明:成功合成了核-壳结构的PNA/BaFe_(12)O_(19)纳米复合材料;PNA包覆后,复合材料的饱和磁化强度(Ms)、剩余磁化强度(Mr)均明显减小,矫顽力(Hc)有所增大。随铁氧体含量的增加,Ms、Mr、Hc等磁性能参数均有一定程度的增大。     

BaTiO3/NiFe2O4/PANI三元纳米复合材料的制备及吸波性能研究

通过溶剂热法与溶胶-凝胶法制备出钛酸钡/铁酸镍(BaTiO_3/NiFe_2O_4)二元纳米复合材料,将BaTiO_3/NiFe_2O_4与苯胺进行复合,用过硫酸钾氧化得到钛酸钡/铁酸镍/聚苯胺(BaTiO_3/NiFe_2O_4/PANI)三元纳米复合材料。利用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、高分辨率透射电子显微镜对三元纳米复合材料的组分、形貌与微观结构进行表征。利用矢量网络分析仪对三元纳米复合材料的电磁参数进行测试。实验结果表明,当BaTiO_3/NiFe_2O_4纳米复合材料与PANI的质量比达到1:1时,制备的三元纳米复合材料样品表现出良好的反射损失特性,在6.7GHz处最小反射损失为-40.3dB,此时材料厚度只有4.5mm,且反射损失低于-10dB的有效频率在5.4～8.4GHz。     

二氧化锰/三氧化二铁/聚苯胺复合材料的制备及微波吸收性能研究

采用乳液聚合法制备了二氧化锰/三氧化二铁/聚苯胺(MnO_2/Fe_2O_3/PANI)复合材料,并对复合材料的结构、形貌、磁性能、组成和微波吸收性能进行了表征。研究结果表明,MnO_2/Fe_2O_3较为均匀的分布在了PANI中。由于界面面积的增加和PANI对MnO_2/Fe_2O_3介电损耗能力的增强,使得MnO_2/Fe_2O_3在2~18GHz范围内的吸波性能得到了较大的提高。当涂层厚度为2.5mm时,MnO_2/Fe_2O_3/PANI在9.6GHz处达到最大的反射损耗为-43.22dB,反射损耗小于-10dB的频带宽度为3.44GHz(8.4~11.44GHz)。     

聚苯胺改性0-3 型PZT/ 聚氨酯复合材料的极化与电性能

以聚苯胺( PANI) 原位聚合改性聚氨酯( PU) 树脂为基体, 锆钛酸铅( PZT) 陶瓷为功能相, 制备了0-3 型压电复合材料, 研究了复合材料极化和电性能。结果表明: 适量PANI 能够有效地提高0-3 型复合材料的极化和压电性能。随着PANI 含量增加, 复合材料的压电系数d33和机电耦合系数kp 迅速增大。当PANI 体积分数为4 %时, 复合材料的d33 = 34 pC/ N , kp = 0.25 , 均达到最大值。复合材料的介电常数和介电损耗随PANI含量的增加而上升。      

碱度对水热法制备六角铁氧体BaFe12O19形貌和磁性能的影响

采用水热法制备M型六角铁氧体BaFe_(12)O_(19),运用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和磁化测量系统研究了不同碱度条件(n(OH-)/n(Cl-)=3、6、9、12、15)对样品的物相、形貌和磁性的影响。结果表明,除n(OH-)/n(Cl-)=3有少量的杂相外,其他样品均为纯相;杂相用盐酸处理后消除。随着n(OH-)/n(Cl-)增加,颗粒平均尺寸起初增大随后不断减小,与之对应,磁化强度和矫顽力也呈现相同的变化趋势。     

SrTiO_3/CaCu_3Ti_4O_(12)复合陶瓷材料的介电性能

本文采用固相反应法制备了xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷,研究了复合材料的物相、微观结构和宽温度宽频率范围内的介电性能。结果表明:在1348~1600K的温度范围内烧结能够得到致密性良好的xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)(x=0,0.2,0.4,0.6,0.8,1)复合陶瓷。频率为100kHz时,样品的室温介电常数随SrTiO_3含量的增加而减少,从71358(x=0)单调减少至270(x=1),其变化规律遵循Lichtenecker法则。介电损耗随SrTiO_3含量的增加先增大后减少。当x=0.2时,样品与CaCu_3Ti_4O_(12)陶瓷的介电性能相似,存在低温的介电弛豫和巨介电常数平台。随着SrTiO_3含量的增加,复合陶瓷的低温介电弛豫激活能增大,介电响应被抑制,而高温介电响应由于高温电导的影响而增强,使得CaCu_3Ti_4O_(12)特有的巨介电常数平台随着SrTiO_3的增加逐渐消失,xSrTiO_3/(1-x)CaCu_3Ti_4O_(12)复合材料的温度依赖性增强。     

4,4''''-双(2-磺基苯乙烯基)联苯二酸掺杂聚苯胺的研究

采用4,4'-双(2-磺基苯乙烯基)联苯二磺酸(BSBD)掺杂本征态的聚苯胺,得到BSBD掺杂的聚苯胺(PANI/BSBD),探讨了掺杂温度、掺杂酸用量对PANI/BSBD电导率和溶解性的影响.结果表明,提高掺杂温度有利于提高PANI的掺杂程度和电导率,但过高的温度会引起PANI/BSBD的部分脱掺杂,电导率下降.增加BSBD的用量也可提高PANI的掺杂程度,提高PANI/BSBD电导率;但过量的游离BSBD会以固体杂质形式析出,使PANI/BSBD电导率下降.在90℃下,PANI链中亚胺氮(-N＝)原子与掺杂酸中H+之比为1时,电导率达到最大值1.0×10-2S/cm.紫外可见光光谱(UV-Vis)分析表明,随BSBD用量的增大和掺杂温度的提高,表征醌式结构的吸收峰强度逐渐下降,同时有一定红移,表明PANI/BSBD掺杂率的升高.傅立叶变换红外光谱(FTIR)表明,随着BSBD用量的增加,掺杂态聚苯胺的特征峰位置向低频移动,掺杂主要发生在-N＝原子上.     

4,4′-双(2-磺基苯乙烯基)联苯二酸掺杂聚苯胺的研究

采用4,4′ 双(2 磺基苯乙烯基)联苯二磺酸(BSBD)掺杂本征态的聚苯胺,得到BSBD掺杂的聚苯胺(PANI/BSBD),探讨了掺杂温度、掺杂酸用量对PANI/BSBD电导率和溶解性的影响。结果表明,提高掺杂温度有利于提高PANI的掺杂程度和电导率,但过高的温度会引起PANI/BSBD的部分脱掺杂,电导率下降。增加BSBD的用量也可提高PANI的掺杂程度,提高PANI/BSBD电导率;但过量的游离BSBD会以固体杂质形式析出,使PANI/BSBD电导率下降。在90℃下,PANI链中亚胺氮(-N=)原子与掺杂酸中H+之比为1时,电导率达到最大值1.0×10-2S/cm。紫外可见光光谱(UV Vis)分析表明,随BSBD用量的增大和掺杂温度的提高,表征醌式结构的吸收峰强度逐渐下降,同时有一定红移,表明PANI/BSBD掺杂率的升高。傅立叶变换红外光谱(FTIR)表明,随着BSBD用量的增加,掺杂态聚苯胺的特征峰位置向低频移动,掺杂主要发生在-N=原子上。     

(1-x)BaFe12O19/xBaTiO3复合吸波材料的制备及微波吸收性能

采用溶胶-凝胶法制备了(1-x) BaFe12O19/xBaTiO3复合吸波材料(x=0、0.1、0.3、0.5、0.7、0.9、1).研究了钛酸钡含量对复合样品晶体结构、微观形貌以及微波性能的影响.结果表明,于900℃煅烧的样品形成了BaFe12O19相和BaTiO3相共存的BaFe12O19/BaTiO3复合体系;当钛酸钡含量在0.3～0.7时,复合样品的介电损耗和磁损耗显著增强,提高了微波吸收性能,拓宽了有效吸收频带;当厚度为3mm时,x=0.5的复合样品在频率为13GHz处的最强吸收峰为14.8dB,x=0.7的复合样品的有效吸收频宽可达3.4GHz.     

ZnAl_2O_4和La_2O_3对Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷介电性能的影响

通过传统的固相反应合成掺杂ZnAl_2O_4和La~(3+)(来自La_2O_3)的Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷粉体,干压成型后在空气气氛下常压烧结制备ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品。分别研究了La~(3+)和ZnAl_2O_4的掺杂量对复合陶瓷样品的微观形貌、相组成和介电性能的影响。结果表明:ZnAl_2O_4具有细化晶粒的作用;Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷样品的致密度随La~(3+)和ZnAl_2O_4含量的增加而增加;介电常数和谐振频率温度系数随ZnAl_2O_4含量的增加而减小,随La_2O_3添加量变化不大;品质因数值随ZnAl_2O_4含量的增加先增加后减小。制备出的ZnAl_2O_4和La~(3+)掺杂Ca_(0.61)Nd_(0.26)TiO_3-MgTiO_3复合陶瓷致密度达到94%以上,介电常数在40~50之间,谐振频率温度系数小于40×10~(-6)℃~(-1),品质因数大于38 000GHz,可以用于通信技术领域。     

BaTiO_3、SrTiO_3陶瓷半导化机理的研究

探讨了烧结温度、冷却条件及 Nb_2O_5添加量对 BaTiO_3、SrTiO_3陶瓷半导化的影响。实验结果表明:在添加0.1～0.7mol%的 Nb_2O_5时,SrTiO_3陶瓷的电导率随 Nb_2O_5添加量的增加而增大,而 BaTiO_3陶瓷在0.15mol%附近出现最大值。烧结温度和冷却条件对 SrTiO_3陶瓷和添加量>0.15mol%的 BaTiO_3陶瓷的半导化都有很大影响。采取适当的冷却条件,也能使 Nb_2O_5添加量>0.15mol%的 BaTiO_3陶瓷的电阻率显著降低到10Ω·cm 左右。本文讨论了 BaTiO_3和 SrTiO_3陶瓷的半导化机理,认为 SrTiO_3陶瓷的半导化是施主离子所诱发出的晶格中的氧挥发所致,而 BaTiO_3陶瓷则由两种机制所控制。在 Nb_2O_5添加量<0.15mol%时,电价补偿起主要作用;当 Nb_2O_5含量增加到>0.15mol%时,就变成取决于冷却条件的氧挥发所控制。喇曼光谱实验也证明了这一点。     

Ni0.5Zn0.5Nd0.02Fe1.98O4-聚苯胺纳米复合材料的制备及电磁性能（英文）

在Ni0.5Zn0.5Nd0.02Fe1.98O4纳米粒子表面原位聚合苯胺制备了Ni0.5Zn0.5Nd0.02Fe1.98O4-聚苯胺(PANI)纳米复合材料.铁氧体含量为0%、15%和30%样品的结构、形貌和电磁性能分别采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和HB8510B网络分析仪进行了研究.结果表明,聚苯胺包覆层对Ni0.5Zn0.5Nd0.02Fe1.98O4的结晶度有一定影响.在X波段(8.2～12.4 GHz),复介电常数的实部随铁氧体含量的增加而减小,虚部随铁氧体含量的增加而增大.复磁导率的实部和虚部都随铁氧体含量的增加而增大.     

重金属氧化物玻璃中双光子吸收的研究

用传统熔融法制备了一系列高重金属氧化物(Bi2O3)含量的Bi2O3-B2O3-SiO2三元系统玻璃.用棱镜耦合仪测量了各个玻璃样品在632.8nm波长下的线性折射率n,结果表明玻璃的n值在1.9~2.1范围内且随着Bi2O3含量的增加而增大,其原因是由于Bi3+离子具有高极化率;用分光光度计测量了各个玻璃样品的线性吸收谱,结果表明玻璃的带隙Eopg值在2.229~2.268eV之间,且随Bi2O3含量的增加而减小.用开孔Z扫描实验测量了各个玻璃样品在770、800、850nm三个波长下的非线性吸收系数β,由于三个测量波长的光子能量hv(1.61,1.55,1.46eV)处于各个玻璃样品的带隙(Eopg)和半带隙(Eopg/2)之间,表明实验中的非线性吸收属于双光子吸收(TPA).实验结果表明:在3个测量波长下,Bi2O3含量最小的样品由于能隙状态的作用而体现出谐振型的TPA,其β值很高((3.6~6.1)×10-12m/W),说明其能应用在光限幅器中.另一方面,Bi2O3含量较高的样品只在770nm波长下才表现出微弱的非谐振类的TPA,并且β值随着Bi2O3含量的增加而增大,这表明它们在全光开光器(AOS)中有极高的应用潜力.     

N掺杂石墨烯量子点的制备及在Fe~(3+)检测中的应用研究

研究了用热解柠檬酸制备发蓝光的石墨烯量子点(GQDs),并在此基础上,用(NH4)2CO3作N源,在水热条件下制备N掺杂石墨烯量子点(N-GQDs)。通过透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)、荧光光谱仪等对样品的结构和光学性能进行表征。此外,基于荧光淬灭原理,利用N-GQDs构建了一种检测Fe3+的荧光探针。研究表明,N-GQDs的荧光强度随Fe3+浓度的增大而降低,在0~60μmol/L范围内,N-GQDs荧光强度与Fe3+浓度有较好的线性关系,且该探针的检测限低达0.925μmol/L。     

UO2-Er2O3燃料热物理性能的分子动力学模拟

为了维持反应堆中核裂变反应的平稳运行,需要在反应堆燃料元件中加入可燃毒物。可燃毒物在反应堆运行初期吸收大量热中子,抑制核燃料的裂变,在反应堆运行后期,随着可燃毒物逐渐被消耗,热中子增多,可以弥补因为可裂变核素减少而逐渐降低的反应性,从而保证核裂变反应在整个反应堆运行寿期的平稳运行。目前,反应堆中使用的可燃毒物主要有Gd_2O_3和ZrB_2,随着燃耗增加,由于Gd_2O_3和ZrB_2消耗过快,毒物消耗与燃料燃耗很难匹配。Er_2O_3由于具有燃烧缓慢、平稳,反应性惩罚小的特性,被认为适合于未来高燃耗、长寿期的燃料元件。利用Er_2O_3作为可燃毒物,提高燃料富集度,可以提高燃料元件的卸料燃耗,提高燃料利用率,降低核电运行成本。本工作采用分子动力学方法对Er_2O_3含量为6mol%的燃料芯块的热物理性能进行了模拟研究,建立了UO2-6mol%Er_2O_3可燃毒物燃料芯块的理论模型,并基于此计算了UO_2-6mol%Er_2O_3燃料芯块的热物理性能,主要包括:燃料芯块的晶格点阵参数、热膨胀系数、比热容和热导率。研究表明:(1) UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的晶格点阵参数随着温度的升高而线性增大,并满足数学关系式:a(T)=0.542 65+5.717 06×10~(-6)T-3.674 98×10~(-10)T~2+3.432 3×10~(-13)T~3(nm);(2) UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的热膨胀系数随着温度的升高逐渐增大,且增大速率也随温度升高而增大,燃料晶体相对于300K时的平均热膨胀系数与温度的关系式为γ=1.028 449×10~(-5)-3.556 13×10~(-10)T+5.730 38×10~(-13)T~2(K~(-1));(3) UO_2-6 mol%Er_2O_3燃料的比热容随着温度的升高逐渐增大,且增大速率随温度升高而减小,满足Cp(J·mol~(-1)·K~(-1))=47.545+51.276 6×10~(-3)T-117.191 3×10~(-6)T~2;(4) UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的热导率随着温度的升高逐渐减小,满足关系式k=1/(0.145+1.185×10~(-4)·T)。本文采用分子动力学方法计/算了UO_2-6mol%Er_2O_3燃料的晶格点阵参数、热膨胀系数、比热容和热导率等性能。通过理论计算,为含Er_2O_3可燃毒物燃料的进一步研究与工程应用提供支撑。     

钡铁氧体/埃洛石复合材料的制备与性能调控

以Fe(NO_3)_3、Ba(NO_3)_2及埃洛石(Hal)为基本原料,采用溶胶-凝胶法制备了M型钡铁氧体(BF)和BF@Hal复合材料,并对它们的磁性能进行了研究。使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)来表征样品的结构、形貌及磁性能。研究结果表明BaFe_(12)O_(19)的最佳合成工艺条件是n(Ba~(2+))∶n(Fe~(3+))=1∶11.8、pH值为7.0、煅烧温度为950℃、保温时间为2 h;在BF@Hal磁性复合材料中,适量加入Hal可以提高该材料的磁性能,Hal的最佳加入量是0.05 g,埃洛石的适量加入使得BF@Hal复合材料的M_s和M_r值较单相的BF有了明显增大,Ms和Mr值分别由40.51和21.84 Am~2/kg上升到48.69和26.33 Am~2/kg。     

溶胶-凝胶一釜法Al_2O_3-C杂化气凝胶的合成和表征（英文）

用Al(NO_3)_3·9H_2O作为Al_2O_3源,间苯二酚-糠醛为碳源,环氧丙烷为凝胶促进剂,通过溶胶-凝胶方法一釜合成了湿凝胶,并经超临界正己烷干燥和碳化制备了Al_2O_3-C杂化气凝胶。研究了Al_2O_3含量、间苯二酚-糠醛浓度和环氧丙烷/铝摩尔比对所合成的杂化气凝胶孔隙性质的影响。结果表明,此杂化气凝胶均为中孔结构,其平均孔径小于20 nm,Al_2O_3属于γ-型结构但X射线衍射峰很宽。杂化气凝胶在Al_2O_3含量小于5.31 wt%和间苯二酚-糠醛浓度为10 g/mL时可形成整体块状。在其他条件相同的情况下,中孔孔容、BET比表面、外表面积和中孔孔径随环氧丙烷/铝摩尔比增加而增大。制备过程中凝胶的体积收缩率和炭化收率随Al_2O_3含量增加而增大,但密度随Al_2O_3含量增加在4.93 wt%处达到最大。中孔孔容和孔径以及外表面积在环氧丙烷/铝摩尔比为5和6时随间苯二酚-糠醛浓度增加而减小,而在环氧丙烷/铝摩尔比为4时随间苯二酚-糠醛浓度增加而增大。     

Ca_3(Si_3O_9)的含量对尼龙6结构与性能的影响

通过熔融挤出法制备了不同改性硅灰石(Ca_3(Si_3O_9))含量的尼龙6(PA6)复合材料,利用IR、AFM、流变仪和电子拉伸机等研究了Ca_3(Si_3O_9)的含量对PA6/Ca_3(Si_3O_9)复合材料流变性能和力学性能的影响。力学性能研究结果表明,随着Ca_3(Si_3O_9)用量的增加,PA6/Ca_3(Si_3O_9)复合材料拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后减小的趋势,Ca_3(Si_3O_9)加入量为15%时复合材料拉伸强度和弯曲强度分别达到最大值90.8 MPa和10.3kJ/m~2。流变行为研究结果表明,PA6/Ca_3(Si_3O_9)复合材料属于典型的切力变稀非牛顿流体,增加Ca_3(Si_3O_9)的用量,复合材料储能模量、损耗模量和零剪切黏度明显增大,结合AFM测试发现第二平台的出现是因为Ca_3(Si_3O_9)在基体中产生团聚现象导致相分离产生的。     

化学共沉淀法制备BaFe_(12-2x)CO_xTi_xO_(19)系列磁性材料的研究

本文阐述了利于批量生产的、用化学共沉淀法制备 BaFe_(12-2x)Co_xTi_xO_(19)微粒磁粉的工艺过程,并进行了 X 射线衍射、电镜分析及一些磁参数的测最,获得了比饱和磁矩σ_(?)、矫顽力 H_c、单畴临界尺寸 R_c、超顺磁性临界尺寸 R_T 随配比成分 x 及烧结温度 T 变化的关系曲线。分析结果表明,Co~(2+)-Ti~(4+)离子从优占据磁铅石结构中的12K 位,而且具有一定的温度依赖性,共沉淀粉料在750℃开始发生由非晶态向结晶态的转变,未发现中间相 BaFe_2O_4;在850℃左右可以获得满意的粒子形貌及分布。     

锆镍掺杂量及烧结温度对M型钡铁氧体吸波性能的影响

利用溶胶-凝胶法,在1 200～1 400℃烧结制备了Zr~(4+)-Ni~(2+)共掺杂钡铁氧体Ba(ZrNi)_xFe_(12-2x)O_(19)(x=0.6～0.9),研究了掺杂量及烧结温度对M型钡铁氧体晶相结构、微观形貌、电磁性能和吸波性能的影响。结果表明随着锆镍掺杂量和烧结温度的增加,样品的晶体结构和化学成分不发生变化,都形成了片状的单相锆镍掺杂钡铁氧体。晶粒尺寸随掺杂量增加几乎不变化而随烧结温度提高逐渐从100～300 nm增加到1～2 mm。所有样品中均可观察到多自然共振峰,自然共振强度随掺杂量的增加整体呈下降的趋势,而介电常数随烧结温度升高会显著增加。最终,1 400℃烧结的掺杂量x=0.6的样品可获得最优异的吸波性能,在匹配厚度3.25 mm下,最小反射损耗为-16.4dB,同时有效吸波频宽可达5.22 GHz(8.62～13.84 GHz)。