金属纳米颗粒分散氧化物Au/SiO2薄膜的制备与光吸收特性

利用多靶磁控溅射法制备了金纳米颗粒分散氧化物薄膜,其分散颗粒的体积分数和平均直径分别为3%～65%和10nm～30nm.吸收光谱研究表明,Au/SiO2薄膜在560nm波长附近有明显的表面等离子共振吸收峰,吸收峰的强度随Au含量的增加而增强,Au含量在37%的附近,Au/SiO2薄膜在560 nm波长处表现的吸收峰呈最大的吸收强度.当Au分散颗粒的含量超过了其分散限度后,吸收峰的强度随Au含量的增加而减弱.用Mie散射理论对吸收光谱进行了模拟,得到了与实验结果一致的表面等离子共振吸收峰.     

电动汽车用二次锂离子电池的开发

下文是即将出版发行的日本TIC公司系列丛书之一《新能源材料及其应用技术——太阳能电池、锂离子电池、温差电池》(中文版)第二章第一节的内容(编辑稍有修改。日本TIC公司是日本高技术领域专业出版公司，在新材料领域，主要出版有关日本产业技术研究的杂志和书籍，拥有《Materials Integration》(月刊)，每年出版新材料各领域相关技术书籍20余本，在日本材料界拥有较大影响。为让我国材料界了解日本新材料产业技术研发现状，由青海大学校长李建保教授牵头联系，本刊编辑部和日本TIC公司合作，编译出版TIC新材料产业技术研究系列丛书(中文版)。为保证编译的高质量，李建保教授同时邀请清华大学材料系教授李敬锋、林红，北方交大教授翟洪祥等20余名曾经留日的专家学者，组成专家组，负责翻译和编辑工作。《新能源材料及其应用技术——太阳能电池、锂离子电池、温差电池》(中文版)预计9月出版发行，需要的读者请尽快与本刊编辑部取得联系。     

纳米BaTiO3复合Cu1.8S块体的热电性能和力学性能研究

Cu_1.8S作为一种P型半导体热电材料,具有环境友好、原料丰富、价格低廉等优点而受到广泛关注。本研究采用机械合金化(Mechanical Alloying, MA)结合放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering, SPS)工艺制备了一系列Cu_1.8S-x wt%BaTiO₃ (x =0,0.075,0.1,0.15,0.2)块体材料,研究了复合纳米BaTiO₃对Cu_1.8S的相结构、微观形貌、热电性能及力学性能的影响。结果表明,纳米BaTiO₃的加入不影响Cu_1.8S的相结构、晶胞参数和载流子浓度;纳米BaTiO₃均匀分布在Cu_1.8S基体的晶界处产生钉扎效应进而细化晶粒并产生气孔。Cu_1.8S-0.2 wt%BaTiO₃样品在773 K时获得最低的热导率2.2 Wm^_-1K^_-1,所有样品的ZT值基本保持不变约0.39 (773 K)。同时Cu_1.8S-x wt%BaTiO₃块体样品的维氏硬度由82 (x = 0)增加到87 (x = 0.2)。本研究表明在Cu_1.8S中复合纳米BaTiO₃可以在不影响材料热电性能的前提下有效提升块体样品的力学性能,为后续Cu-S体系热电性能和力学性能的协同提升提供了思路,有利于制备高机械性能且稳定耐用的Cu-S体系的热电器件。     

气氛烧结锂掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷的电学性能

在工业氮气(N2)气氛条件下制备了锂掺杂铌酸钾钠(NKLN)无铅压电陶瓷,研究了Li掺杂量对陶瓷相结构、微观结构及电学性能的影响.结果表明,NKLN陶瓷具有钙钛矿结构,随Li含量的增加,陶瓷在室温下出现了从斜方相到四方相的转变;当Li含量为7%(摩尔分数)时,陶瓷具有优良的电学性能,压电常数(d33)、机电耦合系数(kp)和剩余极化强度(Pr)分别为223pC/N、38.2%和12.11μC/cm2;陶瓷的居里温度Tc随着Li含量的增加而升高,当Li含量为6%(摩尔分数)时为420℃,Li含量为8%(摩尔分数)时为480℃.     

高居里温度铁酸铋基陶瓷的研究进展

铁酸铋-钛酸钡(BiFeO₃-BaTiO₃, BF-BT) 基陶瓷由于具有高的居里温度T_C和大的自发极化强度P_s, 以及较高的压电系数d₃₃, 近年来受到了广泛关注, 且被认为是一种有潜力替代铅基压电陶瓷的无铅压电陶瓷体系. 本文主要综述近几年来国内外有关BF-BT基陶瓷的相结构和压电性能, 以及磁性能等方面的研究进展和动向, 并尝试分析了该陶瓷体系在实用化的道路上存在的迫切需要解决的问题.      

复合半导体光催化降解糖蜜废水研究

以溶胶－凝胶法制备了TiO₂和TiO₂复合半导体粉末，并将之用于糖蜜废水的光催化处理。通过实验考察了催化剂用量、糖蜜废水的浓度、光催化反应时间以及复合半导体对于糖蜜废水脱色率的影响。结果表明，用复合半导体降解糖蜜废水具有理想的处理效果。催化剂最佳用量为（2.7～4.0） g·L^－1，随着反应时间的进行，糖蜜废水脱色率开始时显著增加，后渐趋于平衡。 各种复合半导体中，5%SnO₂/TiO₂光催化处理糖蜜废水的效果最佳，原水样稀释20倍后，反应120 min的脱色率可达61.75％。     

射频反应磁控溅射法制备ZnO:Al透明导电薄膜的光电性能

室温下采用射频(RF)反应磁控溅射技术在玻璃衬底上沉积具有(002)择优取向的透明导电Al掺杂ZnO(AZO)薄膜。XRD结果表明,制备的AZO薄膜为多晶,具有c轴择优取向。退火处理能提高其结晶度。在Al靶射频功率为40W,ZnO靶射频功率为250W,氩气流量为15mL/min的条件下,获得200nm厚的薄膜电阻率约3.8×10-3?·cm,在可见光范围内有很好的光透过率。     

铜颗粒分散铌酸钾钠压电复合材料的制备与性能

在工业氮气(N2)气氛条件下制备了锂掺杂铌酸钾钠/铜(NKLN/Cu)压电复合材料,研究了铜含量对复合材料的相结构、密度、电学性能及力学性能的影响。结果表明:复合材料由NKLN陶瓷相和Cu金属颗粒两相组成,不同Cu含量复合材料的相对密度均达到95%以上。复合材料的介电常数随Cu含量的增加而急剧增加,压电常数和机电耦合系数随Cu含量的增加而减小,当Cu的体积分数达到20%时,NKLN/Cu复合材料的介电性能和压电性能均难以测量。NKLN/Cu复合材料的显微硬度随Cu含量的增加而降低,断裂韧性值随Cu含量的增加而升高,从铌酸钾钠陶瓷的1.01 MPa逐渐增至Cu的体积分数为40%时的2.81 MPa。     

锆钛酸铅/银压电复合材料的烧结及其电学和力学性能

以锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)和纯银(silver,Ag)粉末为原料,分别在900 ℃和1 200 ℃用普通粉末烧结工艺制备了PZT/Ag复合材料.结果表明:在2个烧结温度下,Ag粉末均未氧化或与PZT相发生化学反应,而是以单质Ag弥散分布于PZT基体.尽管少量的Ag在900℃温度下明显促进了PZT陶瓷的烧结,但样品的显微结构还远不够致密.在Ag的体积分数为0～15 %的范围内,900 ℃烧结制备的PZT/Ag复合材料的介电常数εr随Ag含量增加而升高的速率明显快于1 200 ℃的相应结果,但是,其相应的剩余极化强度Pr和矫顽场Ec等铁电性能、压电常数d33以及断裂韧性Kc均明显低于1 200 ℃的相应结果.根据不同温度烧结PZT/Ag复合材料的显微结构特征解释了上述材料电学性能和力学性能的差异.研究表明:1 200 ℃是目前较为合适的烧结温度.     

PZT/Ag功能复合材料的介电常数异常

以PZT和纯Ag粉末为原料, 在1200℃下用普通粉末烧结工艺制备了PZT/Ag复合材料. 尽管烧结温度超过了Ag的熔点, Ag粉末并未氧化, 也未与PZT相中的Pb发生反应形成合金, 而是以单质Ag的形式弥散分布在PZT基体中, 并且PZT/Ag界面结合良好, 同时发现有微量的Ag替代Pb进入了PZT的晶格位置. 在015vol% Ag成分范围内研究了PZT/Ag功能复合材料的介电性能, 发现其介电常数\varepsilon_ r随Ag含量的变化表现为先降后升(临界成分点: 1vol% Ag)的趋势, 并不符合用于预测介电体中添加导电第二相引起介电常数增加的经典Maxwell方程. 在钙钛矿结构A位离子取代和渗流效应的理论基础上解释了上述介电常数的异常变化, 认为是由于在低成分范围内, Ag⁺取代Pb²⁺降低介电常数ε_r并起主导作用; 随着Ag含量的增加, Ag第二相颗粒之间建立的有效介电场增加了介电常数并逐渐起主导作用.