含过渡金属的碳化硅纤维的制备及其电磁性能

采用超声波将平均粒径70～80nm的金属铁、钴、镍、钛微粒均匀分散到聚碳硅烷(PCS)内,通过熔融纺丝、不熔化处理、烧成,制备出具有良好力学性能和雷达波吸收性能的含过渡金属的碳化硅纤维(掺混型SiC纤维)。系统研究了惨混型SiC纤维的制备工艺及其电磁性能的影响因素,讨论了烧成过程中纤维微观结构的变化与纤维电学性能之间的关系,指出含Fe、Co、Ni的掺混型SiC纤维内游离碳的含量及其微观结构变化是影响纤维电阻率最重要的因素,这类纤维的导电模型是在外加电场作用下,自由电子主要沿纤维内连续的层状游离碳流动形成电流。含钛SiC纤维内主要的导电相是TiC。Ti含量达到一定值时,纤维内的TiC颗粒彼此相连成为连续相,导致纤维电阻率急剧下降。控制先驱体内金属含量和掺混型SiC纤维的烧成温度可以有效控制和调节掺混型SiC纤维的电阻率、复介电常数和复磁导率。含钛SiC纤维是一种非磁性纤维,掺杂Fe、Co、Ni的掺混型SiC纤维显一定磁性。电阻率为10~2Ω·cm左右的掺混型SiC纤维对X波段的雷达波具有最佳吸收性能。通过阻抗匹配优化设计,所制备的掺混型SiC纤维与环氧树脂复合制成的厚度4～5mm的多层结构吸波材料对X波段的电磁波具有较好的吸收性能。     

一种具有稳定富碳表层的SiC纤维的制备与性能

采用不饱和烃不熔化处理后的聚碳硅烷（PCS）纤维经高温烧成可制得一种新型的SiC纤维,纤维的抗张强度达2.5~2.8GPa,氧含量4wt%~6wt%,电阻率仅为0.5Ω·cm左右,大大低于采用传统空气不熔化方法得到的SiC纤维.研究表明:该纤维表面存在厚度约50nm的富碳层,并且在Ar气中进行高温热处理后,表面富碳层结构无明显变化.与日本通用级SiC纤维Nicalon NL202 相比,纤维的耐热性提高200~300℃.纤维具有低电阻率稳定性,从室温到1600℃,其电阻率始终保持在0.4~0.8Ω·cm.     

B-C掺杂SiC纤维的制备及其性能研究

以聚碳硅烷、聚硼硅氮烷和二甲苯可溶沥青为原料通过低温共混得到了一种B-C掺杂SiC前驱体, 再经熔融纺丝、预氧化以及高温热处理制得B-C掺杂SiC纤维。采用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对B-C掺杂SiC前驱体及其纤维的组成和微观结构进行了分析和表征, 主要研究了热处理温度对纤维组成、结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明: 硼的引入有效地抑制了高温热处理过程中SiC晶粒的长大, 提高了C掺杂SiC纤维的稳定性; B-C掺杂碳化硅纤维经1600 ℃处理后主要由β-SiC组成, 并含有少量的O、B和N。B-C掺杂SiC纤维抗氧化性能优于C掺杂SiC纤维, 这主要归因于掺杂纤维在高温氧化过程中形成的硼硅酸盐玻璃膜对其内部的沥青炭起到了很好的氧化防护作用。     

SiO2缓冲层对溶胶-凝胶法制备的SnO2∶Sb薄膜光电性能的影响

以SnCl2·2H2O和SbCl3为原料,利用溶胶-凝胶法制备了SnO2∶Sb薄膜。利用XRD观察了薄膜的结构特点,利用紫外可见分光光度计测量了薄膜的透过率,利用四探针测试系统表征了薄膜的电学性能。讨论了掺杂浓度以及SiO2缓冲层厚度对薄膜光电性能的影响。结果表明,随着掺杂浓度的增大,薄膜的电阻率先降低而后略有升高,当掺杂浓度为5%时,薄膜电阻率达到最小,为8.7×10-3Ω·cm;并深入研究了缓冲层对薄膜性能的改善作用:当掺杂浓度为5%时,随着缓冲层数的增加,薄膜方块电阻呈下降趋势,最小可达到95Ω/□,电阻率达到1.1×10-3Ω·cm。     

低剂量γ射线辐射氧化法制备SiC纤维研究

空气气氛下采用γ射线辐射氧化联合热交联对聚碳硅烷(PCS)纤维进行了不熔化处理,并热解制备出SiC纤维。研究了辐射氧化、热交联及热解过程中PCS纤维的质量及形貌变化,对SiC纤维进行了分析测试。结果表明,吸收剂量为0.3MGy时可以制备出SiC纤维,吸收剂量为0.5MGy时获得的SiC纤维断裂强度达2.0GPa。利用该法制备的SiC纤维表面光滑,缺陷较少,结晶度较低,电阻率在103Ω·cm级。研究中PCS纤维的吸收剂量范围接近常规辐射加工剂量,具有实际应用价值。     

连续含铁碳化硅纤维及其结构吸波材料的研制

为了研制碳化硅吸波纤维, 首次采用聚二甲基硅烷(PDMS)和二茂铁合成聚铁碳硅烷(PFCS), PFCS经多孔熔融纺丝、 空气不熔化和在N₂中1320℃连续烧成, 可制得连续含铁碳化硅(SiC(Fe))吸波纤维; 用SiC(Fe)纤维与环氧树脂制备的结构材料具有良好的吸波性能。XPS剖面分析、 Raman光谱表明: 纤维表面有一层厚约100nm的富碳层, 由表及里铁的含量逐渐增加; 随着温度的升高游离碳的排列逐渐规整化。研究了碳对纤维性能的影响, 结果表明: 游离碳的存在有利于纤维电阻率的降低, 复介电常数和介电损耗的增大。      

硅/石墨负极中硅的体电阻率和掺杂类型对锂离子电池电化学性能的影响

将电阻率为1Ω·cm、0.1Ω·cm、0.01Ω·cm、0.001Ω·cm的n型掺杂硅片以及电阻率为1Ω·cm、0.001Ω·cm的p型掺杂硅片球磨制成6种硅粉,并分别将其与石墨按照5∶95的质量比进行混合,用作锂离子电池负极材料并制成扣式电池,通过电化学阻抗谱和倍率性能测试来研究硅材料体电阻率和掺杂类型对锂离子电池电化学性能的影响规律。结果表明,硅材料体电阻率越低,其储锂容量越高,倍率性能越好。电阻率相同时,n型掺杂硅始终比p型掺杂硅具有更大的储锂容量和更好的倍率性能。但是,当p型掺杂硅的电阻率远低于n型掺杂硅时,p型掺杂硅电化学性能更佳。另外,0.001Ω·cm的n型掺杂硅样品具有最佳的充放电比容量和倍率性能,其首次充放电比容量分别为457.7mAh·g~(-1)和543.4mAh·g~(-1)。     

导热LLDPE/SiC复合材料的性能研究

采用碳化硅(SiC)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)粒子经粉末混合和热压成型制得导热复合塑料。研究了SiC用量及粒径对材料热导率、体积电阻率和介电常数、力学性能以及热稳定性的影响。结果表明:随着填料用量的增加,热导率、介电常数升高,而力学性能下降。在碳化硅用量为50%时,材料的热导率、介电常数、体积电阻率、拉伸强度分别为1.15 W/m K、4.182、4.51×1013Ω.cm、6.3MPa。此外,不同粒径大小的碳化硅粒子配合使用比单一粒径填充更能提高份额和材料的导热性能。     

由PDMS与PVC共热解聚碳硅烷制备SiC-C纤维

以聚二甲基硅烷(PDMS)与聚氯乙烯(PVC)为原料,经过共热解聚合反应合成了聚碳硅烷(PCS P),并制备出SiC C纤维.利用IR、XRD、XPS等分析方法对先驱体PCS P与SiC C纤维的组成、结构与性能进行了研究.结果表明,在PVC的引入量适当的条件下,通过共热聚将少量的短碳链引入到聚碳硅烷结构中,使SiC-C纤维的电阻率显著降低到10-1～101Ω·cm,并保持了良好的结晶性和耐氧化性.     

BaO-B_2O_3-SiO_2玻璃助剂中SiO_2对低温烧结PTCR陶瓷性能的影响

研究了氧化钡-氧化硼-氧化硅(BaO-B2O3-SiO2)玻璃助剂对Y掺杂BaTiO3陶瓷微观结构和PTCR特性的影响.微观结构分析表明.玻璃助荆中SiO2的含量能改变晶界相组成,影响样品的烧结特性和室温电阻率.实验结果表明,当含有5%SiO2(摩尔分数)的BaO-B2O3-SiO2玻璃助剂的添加量为3%(质量分数)时,在1050℃保温3h烧结的样品的室温电阻率为210Ω·cm,升阻比为3.5个数量级.     

CdZnTe晶体生长中掺 In量对晶体电学性能的影响

通过在富Te环境下生长In掺杂CdZnTe晶体,实验研究了不同掺In量对晶体电学性能的影响,重点讨论了不同掺In量与晶体电阻率、载流子浓度及迁移率之间的关系.并对CdZnTe晶体中In掺杂的补偿机理进行了分析探讨.结果表明,当In掺杂量为5×1017cm-3时,得到了电阻率达1.89×1010Ω·cm的高阻CdZnTe晶体.     

溶胶-凝胶法制备AZO薄膜及Al掺杂机理的研究

采用溶胶-凝胶法和浸渍提拉法成功制备了Al掺杂ZnO薄膜(以下简称AZO薄膜)。用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、分光光度计、霍尔(Hall)测量仪,分别研究了不同Al的掺杂浓度对薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能的影响,探讨了Al的掺杂机理。结果表明,Al的掺杂存在最佳值,当Al掺杂摩尔浓度为5%时,AZO薄膜的结晶性能、微观形貌和光电性能最佳,其透光率在80%以上,电阻率为2.1×102Ω·cm,霍尔迁移率为0.23cm2/V·s,载流子浓度为7.81×1014cm-3。     

烧结温度对Nb_2O_5掺杂TiO_2靶材性能的影响

采用真空烧结方法制备了Nb_2O_5∶TiO_2(NTO)的陶瓷靶材,研究了在7.5%(质量分数)掺杂量下不同烧结温度对NTO陶瓷靶材的微观结构、表面形貌、电学性能、致密度和抗弯强度的影响。通过对NTO靶材的各项性能进行了表征分析表征,实验结果表明,当烧结温度在1 150℃,掺杂量在7.5%(质量分数)时,所制备的陶瓷靶材各项性能最优,其各项性能指标均表现良好,其电阻率为3.420mΩ·cm,抗弯强度为129.24 MPa,其致密度为94.30%。表明此时所制备的NTO陶瓷靶材更加适合于实际工业应用。     

直流磁控溅射法低温制备GZO:Ti薄膜及其光电性能研究

用直流磁控溅射法在玻璃衬底上成功制备出了钛镓共掺杂氧化锌(GZO:Ti)透明导电薄膜,研究了溅射压强和功率对GZO:Ti薄膜的微观结构和光电性能的影响。研究结果表明,所制备的GZO:Ti薄膜为六角纤锌矿结构的多晶薄膜,且具有c轴择优取向。溅射压强和功率对薄膜的电阻率和微观结构均有显著影响。随功率增大,薄膜电阻率降低,生长率增大。所制备的薄膜的最小电阻率为1.81×10-4Ω·cm,可见光区平均透过率大于84%。     

多孔SiC陶瓷烧结体的导电特性

利用聚碳硅烷热分解形成的碳化硅，将工作碳化硅颗粒粘结在一起，形成多孔的碳化硅烧结体。文中给出了烧结体的微观分析，热分析和结构分析的结果。同时还给出了烧结时不同 量与常温电阻关系。对实验结果从掺杂，减少富碳和钝化表界面悬挂键几个角度进行了讨论，结果表明三者的影响对电阻率的变化趋势是一致的。     

先驱体浸渍裂解结合化学气相渗透工艺下二维半和三维织构SiC/SiC复合材料的结构与性能

通过先驱体浸渍裂解工艺结合化学气相渗透工艺(PIP+CVI)制备了二维半(2.5D)和三维(3D)编织结构的碳化硅纤维增强碳化硅基(SiC/SiC)复合材料,对两者的密度、热导率、力学性能以及微观结构等进行了测试分析。结果表明,PIP+CVI工艺制备的SiC/SiC复合材料具有较低的密度(1.98~2.43g·cm-3)和热导率(0.85~2.08 W·m~(-1)·K~(-1)),初期CVI纤维涂层能够提高纤维-基体界面剪切强度(~141.0 MPa),从而提高SiC/SiC复合材料的力学性能,后期CVI整体涂层明显提高了2.5DSiC/SiC复合材料的密度、热导率和力学性能,对3DSiC/SiC复合材料性能的影响不明显。     

1800℃烧成含铁SiC纤维的微观结构分析

以羰基铁为铁源,制备了含铁SiC纤维,并经1800℃×5min烧成。分别以扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及其能谱仪(EDS)表征了烧成纤维的微观结构和微区成分。结果表明,烧成纤维由致密的晶粒区及较为疏松的晶间区两部分组成。前者的主要成分是SiC和Fe;后者则包括游离碳及SiCxOy。烧成纤维的微观组织仍然致密,表明其所含的少量铁具有明显促进SiC纤维高温致密化的作用。     

反应浸渗法制备SiC/FeSix复合材料研究

研究了在SiC C坯体中加入Fe粉,用熔融Si进行反应浸渗,以制备不含游离Si的SiC/FeSix复合材料.结果表明:用本实验方法通过调整坯体中Fe含量可以制得不含游离Si的SiC/FeSix复合材料,该材料在室温下的抗弯强度达到220±10 MPa.文中推导了Fe含量与第二相组成的理论模型,同时讨论了热处理制度对烧结的影响.复合材料;剑麻纤维;硅烷偶联剂;结构;性能     

超快大功率SiC光导开关的研究

选用钒掺杂浓度为0.2at％的高质量6H-SiC晶体, 电阻率为7.0×10⁸Ω·cm, 研制出超快大功率SiC光导开关. 在脉冲宽度为20ns的光源激发下, 分别测试了在不同的偏置电压和光能条件下开关的电脉冲输出特性. 结果表明: 1mm电极间隙的SiC开关器件的性能优越, 耐偏压高, 光导电脉冲的上升时间快(6.8ns), 脉宽<20ns, 稳定性好. 负载为40Ω的电阻上输出线性电脉冲电压随开关的偏置电压和光强增大而增大, 在2.5kV的偏置电压, 最大瞬时电流约为57.5A, 瞬时功率高达132kW.     

溶胶-凝胶法制备ZnO:Sn(TZO)薄膜

以普通玻璃为衬底,采用溶胶-凝胶旋涂法制备出c轴择优取向性、高可见光透过率以及低电阻率的ZnO:Sn(TZO)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、四探针及紫外-可见分光光度计(UV-VIS)等手段,研究了不同Sn掺杂浓度对薄膜的晶体结构、表面形貌、电学和光学特性的影响。实验结果表明,在500℃的空气中热处理,然后在低温环境快速冷却,得到的TZO薄膜均具有六角纤锌矿结构,且呈c轴择优取向,薄膜在可见光范围内平均透光率超过90%,同时当Sn掺杂浓度为3 at.%时,薄膜的电阻率达到最小值8.2×10-1Ω.cm。