二氧化碲晶体及其在红外器件中的应用研究进展

二氧化碲(TeO₂)晶体同时具有优异的声光性能和高自然丰度的¹³⁰Te双b衰变性能, 既可用于高性能声光器件, 也可用于中微子与暗物质研究。近年来, 这两方面的应用都对TeO₂晶体的尺寸和质量提出了更高要求。本文简要介绍了TeO₂晶体的结构与物理性能, 综述了大尺寸、高质量TeO₂晶体制备的研究进展以及该晶体在红外器件中的应用进展, 最后展望了TeO₂晶体的制备与应用趋势。     

二氧化钛对PP/SPTW复合材料性能的影响

目的研究不同质量分数的二氧化钛(TiO_2)对聚丙烯/六钛酸钾晶须复合材料力学性能的影响,并找出TiO_2的最佳质量分数。方法首先采用硅烷偶联剂KH550改性二氧化钛和六钛酸钾晶须(SPTW),然后将改性过的二氧化钛与改性过的六钛酸钾晶须、马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、聚丙烯(PP)通过熔融共混法制得PP/PP-g-MAH/SPTW/TiO_2复合材料。结果比较了不同含量二氧化钛对聚丙烯/钛酸钾晶须复合材料性能的影响。研究表明,二氧化钛能够明显改善复合材料的力学性能,随着二氧化钛含量的递增,复合材料的力学性能总体呈先增加后降低的趋势。当二氧化钛质量分数为1%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度分别增大了35.2%,41.2%和33.7%。随着TiO_2质量分数的继续增加,复合材料的弯曲强度逐渐开始下降,拉伸强度和冲击强度在其质量分数超过2%时逐渐开始减小。结论当TiO_2质量分数约为2%时,复合材料的综合力学性能最佳。     

新型增强材料--硼酸镁晶须

开发了一种高性能价格比的晶须--硼酸镁晶须.利用熔盐法,以氯化钠为助熔剂,可合成出长20～50μm,直径1～2μm的硼酸镁晶须.探索了硼酸镁晶须在镁、铝合金以及塑料中应用的可行性.结果表明硼酸镁晶须可提高镁、铝合金的弹性模量等性能;应用到塑料中,可与钛酸钾晶须相媲美.     

钛酸钾晶须改性酚醛树脂基摩擦材料的性能研究

采用干法热压成型工艺制备了钛酸钾晶须增强的酚醛树脂基摩擦材料,研究了晶须含量对摩擦材料样品摩擦性能、磨损性能、物理性能和机械性能的影响,结果表明,适量的钛酸钾晶须添加有助于改善材料的摩擦磨损性能和力学性能,当钛酸钾晶须质量含量为4%时,摩擦制品的摩擦系数μ=0.40,磨损率为0.12×10~(-7)cm~3/N·m,冲击强度和硬度分别为4.15kJ/m~2和74HRM,密度为2.15g/cm~3,符合GB 5763—2008的第3类标准。     

一种无机包覆钛酸钾晶须的新方法

利用乙酸乙酯作为均匀沉淀剂在钛酸钾晶须表面成功包覆了SiO2 无机层。利用SEM、FTIR、XRD、EDX等手段对钛酸钾晶须表面包覆层进行了表征和定量分析,并利用Zeta电位仪测试了包覆前后钛酸钾晶须的表面电荷情况。结果表明钛酸钾晶须表面形成了无机SiO2 层,并与晶须表面有一定的相互作用;包覆后晶须表面性质接近于SiO2,有助于钛酸钾晶须进一步表面偶联处理。     

不同偶联剂改性PTW对PP/GF复合材料性能的影响

目的研究六钛酸钾晶须表面改性对聚丙烯复合材料的力学性能影响,以探索最佳表面改性手段。方法分别采用硅烷偶联剂KH550、KH570、正十二烷基三甲氧基硅烷,钛酸酯偶联剂NDE311、改性六钛酸钾晶须(PTW),然后将改性过的六钛酸钾晶须、玻璃纤维、聚丙烯通过熔融共混制得聚PP/GF/PTW复合材料。结果比较六钛酸钾晶须经不同偶联剂改性前后对聚丙烯/玻璃纤维复合材料性能的影响,发现改性过的六钛酸钾晶须可改善复合材料的力学性能。比较不同偶联剂改性六钛酸钾晶须对聚丙烯/玻璃纤维复合材料性能的影响,发现经KH550偶联剂处理后,与未改性相比,复合材料的弯曲性能提高了58.63%,拉伸性能提高了16.07%,冲击性能提高了63.1%。结论六钛酸钾晶须经KH550偶联剂处理后,复合材料的综合性能最好。     

ZnO纳米棒/ZnCo2O4纳米片异质结的制备及其光电探测性能

ZnO纳米材料异质结是构筑高性能紫外光电探测器的有力候选之一。本工作中, 设计并制备了一种新型ZnO纳米棒/ZnCo₂O₄纳米片异质结, 研究了其电学性能及光电探测性能。使用油水界面自组装, 将ZnCo₂O₄纳米片在ITO玻璃上组装为均匀的薄膜; 通过调控ZnO种子层厚度, 在ZnCo₂O₄纳米片薄膜上水热生长了取向一致、密度适中的ZnO纳米棒阵列, 获得了高质量的ZnO纳米棒/ZnCo₂O₄纳米片异质结。该异质结具有优良的整流特性, 整流比达到673.7; 其工作在反偏状态时, 光暗电流比超过2个量级, 紫外-可见判别比为29.4, 在光电探测中有良好的波长选择特性。研究表明, 该异质结有潜力应用于构筑高性能紫外光电探测器。     

纳米晶添加氧化铝粉体的低温烧结研究

以湿化学法制备的纳米α-Al₂O₃粉体作为添加剂,MgO和SiO₂为烧结助剂,对商用γ-Al₂O₃粉体预处理后,采用无压烧结工艺,有效的降低了烧结温度.在1450℃制备了高性能的氧化铝陶瓷,并对添加α-Al₂O₃纳米晶的作用机理进行了研究.     

基于MoS2/SiO2范德华异质结的VO2薄膜转移打印研究

近年来, 柔性电子器件由于在物联网、生物电子等领域的潜在应用引起了研究者的广泛关注。功能氧化物材料在柔性聚合物中的集成已被证明是实现高性能柔性电子器件的有效方式。由于功能氧化物薄膜通常需要高温制备, 直接在柔性聚合物基底上合成高质量的氧化物薄膜仍然是一个巨大的挑战。本研究提出了一种基于MoS₂/SiO₂范德华异质结转移打印大面积VO₂薄膜的方法, 即利用MoS₂和SiO₂薄膜亲疏水性能的不同, 可以仅使用去离子水解离MoS₂/SiO₂范德华异质结界面, 成功将Si/SiO₂/MoS₂/SiO₂/VO₂ 多层膜结构上的VO₂薄膜转印到Si、SiO₂/Si以及柔性基底上。X射线衍射(XRD)结果显示, 转印前后VO₂薄膜的晶体结构没有差异, 变温Raman光谱和变温红外反射光谱证明了转印前后VO₂薄膜良好的金属-绝缘体转变性能。本研究提供了一种有效的功能氧化物薄膜转印方法, 在不引入牺牲层和腐蚀性溶剂的条件下, 实现了VO₂薄膜在任意基底上的低温集成, 为柔性可穿戴电子器件的研制提供了一种新思路。     

不同形貌MoS2的制备及对NH3气敏性能的研究

氨气污染是空气污染的重要因素之一, 且氨气容易诱发急性水肿和呼吸衰竭等疾病, 严重危害人体健康。开发高性能氨气传感器已经成为氨气实时监测和安全预警的重要手段。本工作采用水热法制备了纳米花状、纳米球状和纳米片状三种不同形貌的二硫化钼, 以此构建了三种MoS₂氨气传感器, 并利用自主搭建的气敏检测平台进行气敏性能研究。气敏实验结果表明: 在三种不同形貌的MoS₂氨气传感器中, 纳米花状MoS₂传感器对于氨气具有更好的响应性能, 对于10×10^-6 NH₃的响应值为7.41%, 而相同氨气浓度条件下的纳米片状和纳米球状MoS₂传感器的响应值分别为2.01%和5.11%。此外, 纳米花状MoS₂传感器还表现出优异的可重复性、稳定性和选择性。纳米花状MoS₂传感器具有优越的响应性能, 主要因为其具有较大的比表面积, 可为NH₃的吸附提供更多的活性位点。本研究为采用MoS₂作为基底材料制备高性能的NH₃传感器提供了新思路。     

Deformation and fracture properties of damage tolerant in-situ titanium matrix composites

This paper discusses the tensile response and fracture toughness of in-situ titanium alloy metal matrices discontinuously-reinforced with whiskers of titanium boride which were success-fully produced by ingot metallurgy techniques. Additions of elemental boron resulted in a near uniform dispersion of the rod-like titanium boride (TiB) reinforcements in the alloy matrix. Such composites have engendered considerable scientific and technological interest due to their attractive combinations of improved mechanical properties and low manufacturing cost. The improved elastic moduli of the composites are explained using shear lag and rule-of-mixtures theories. The increased strengths of the in-situ composites are rationalized by considering the combined effects of deformation restrains imposed by the stiff whiskers and strengthening contributions arising from the substructure that evolves from the presence of additional dislocations.     

电场电炉合成碳化硅晶须的研究

给出了一种低成本合成高纯碳化硅晶须的新方法,采用电场催化技术,在较低的温度(120～1400℃)下合成了直径为100～200nm、长度为5～50μm的碳化硅晶须,研究结果表明,以炭黑和SiO₂微粉为原料在电场电炉中能够合成出高纯度、高含量的碳化硅晶须。     

激光照射原位生成SiC晶须时粘结剂对晶须的影响

进行了含粘结剂和不含粘结剂的SiC纳米颗粒激光照射原位生成SiC晶须的比对试验,用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了晶须的相组成和微观形貌,研究了粘结剂对生成晶须的影响。结果表明,在适当的激光参数下,不含粘结剂和含粘结剂的样品中均有晶须生成,不含粘结剂样品中晶须数量较少,而含粘结剂样品中晶须数量众多,且尺寸、形态各异。SiC纳米颗粒中掺入粘结剂可大幅度提高SiC晶须的生成数量,但并不影响晶须的纯度。     

哑铃形碳化硅晶须的微观结构分析

利用透射电子显微镜观察和分析了仿生哑铃形碳化硅晶须的微观结构。这种碳化硅仿生晶须由成分和结构均不相同的两部分构成：中间是直杆状碳化硅晶须。在晶须上包裹着非晶态的念珠小球。由于成分组成的不同,念珠状小球具有均匀的和不均匀的两种微观结构;由于在其中存在大量的微孪晶、堆垛层错等缺陷,直杆状晶具有一维无序、竹节状等复杂的微观结构。在具有不同微观结构和形貌的直杆状晶须上,念珠状小球的开关和分布也有所不同。念球状小球中单质Ｓｉ的含量是影响仿生晶颜色的主要因素,Ｓｉ含量越高则仿生晶须的颜色越深。仿生晶须的生成过程是：先由气相反应生成直杆状碳化硅晶须,然后在直杆状碳化硅晶须上沉积生成非晶态念珠状小球。     

Microstructure and growth mechanism of SiC whiskers on carbon/carbon composites prepared by CVD

The SiC whiskers of good quality are expected to act as the reinforcing element in the ceramic coatings for C/C composites. Using CH₃SiCl₃(MTS) and H₂ as the precursors, SiC whiskers were prepared on the surface of C/C composites by chemical vapor deposition (CVD) at normal atmosphere pressure. XRD, SEM and TEM analyses show that the whiskers are β-SiC structure and their diameters are several-hundred nanometers. With the descending MTS concentration in the depositing room, the purity of the as-prepared whiskers increases and the diameters of the whiskers decrease. The investigation of growth mechanism shows the CVD-SiC whiskers grown up by the vapor–solid (VS) growth process.     

硼酸盐晶须改性环氧树脂性能研究

以4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)/甲基纳狄克酸酐(MNA)体系作为树脂基体,分别以硼酸铝晶须和硼酸镁晶须为增强相,制备了晶须增强复合材料.研究了以不同的偶联剂表面处理的晶须对树脂体系力学性能的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了复合材料弯曲断面的形貌.结果表明支化程度最高的硼酸酯偶联剂(tert-BE4)的表面处理效果最好,硼酸镁晶须/树脂体系的力学性能优于对应的树脂/硼酸铝晶须共混体系.     

哑铃形碳化硅晶须生长的机理

研究了仿生哑铃形碳化硅晶须的生长机理，发现组成仿生晶须的念珠状小球与直杆状碳化硅晶须的生成过程是相对独立的，而且念珠状小球在直杆状晶须上的生长位置是一定的，首先，直杆状碳化硅晶须在反应空间中生成，然后由Si,SiO,SiO2等组成的非晶态物质的直杆状晶须上的缺陷位置沉积长大，形成包裹在晶须上的念珠涉球，念珠状小球不仅可以在制备碳化硅晶须的过程中生成，而且能够在已有的碳化硅和钛酸钾等晶须上生成。     

Bi(Pb)SrCaCu氧化物超导晶须的生长及结构

本工作将 Bi_2Pb_(0.5)Sr_2Cu_5O_x 的非晶态基材在流通氧气气氛中长期保温,获得了足以达到测量其多种物理性能的尺寸的晶须。用 X 射线衍射及电子衍射研究了晶须的结构,电探针和配有能谱的扫描电镜研究了晶须的成分及形貌。本文还讨论了不掺 Pb 元素及部分晶化的基材对晶须生长的影响。     

Microstructure of SiC Whiskers with Different Cross-sections Perpendicular to the Whiskers Axis

Microstructure of β-SiC whiskers with differ-ent cross-sections perpendicular to their growingdirection was studied in detail by transmission elec-tron microscopy (TEM).It was indicated that therewere three types of cross-sections:round,hexagonal and trigonal.The whiskers with roundand hexagonal cross-sections had a high density ofplanar faults lying on the (111) close packed planesperpendicular to the whisker axis.There existed afew stacking faults on the other {111} planes insome hexagonal whiskers.The whiskers withbicrystals were also found in hexagonal whiskers.The microstructure of trigonal SiC whiskers wasbasically perfect but there were a few intrinsic stack-ing faults on the (11) planes (mostly) and (111)planes.The characters of electron diffraction pat-terns of β-SiC whiskers with different cross-sec-tions were reasonably analyzed using a reciprocalspace model with continuous diffraction streaksalong the [111] reciprocal direction.     

Deformation and Fracture Properties of Damage Tolerant In-situ Titanium Matrix Composites

This paper discusses the tensile response and fracture toughness ofin-situ titanium alloy metal matrices discontinuously-reinforced withwhiskers of titanium boride which were successfully produced by ingotmetallurgy techniques. Additions of elemental boron resulted in a nearuniform dispersion of the rod-like titanium boride (TiB) reinforcements inthe alloy matrix. Such composites have engendered considerable scientificand technological interest due to their attractive combinations of improvedmechanical properties and low manufacturing cost. The improved elasticmoduli of the composites are explained using shear lag and rule-of-mixturestheories. The increased strengths of the in-situ composites are rationalizedby considering the combined effects of deformation restraints imposed by thestiff whiskers and strengthening contributions arising from the substructurethat evolves from the presence of additional dislocations.