Er3+,Er3+-Yb3+和Er3+-Na+掺杂CaF2透明陶瓷的光学性能

以Ca(NO3)2、Er(NO3)3、Yb(NO3)3、KF和NaF为原料,采用热压烧结方法制备出Er3+,Er3+-Yb3+和Er3+-Na+掺杂CaF2透明陶瓷。测试了样品室温吸收光谱和发射光谱。利用Judd-Ofelt理论分析了样品的光学性能,并对吸收光谱进行计算拟合,得到光谱参数?t (t=2,4,6),根据光谱参数?t计算出Er3+某些能级的的跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命和品质因子,讨论并比较了Er3+-Yb3+和Er3+-Na+共掺对CaF2透明陶瓷光学性能的影响。结果表明：掺杂Yb3+和Na+改变了Er3+光谱参数;Er3+-Yb3+共掺有利于提高样品的荧光强度;Er3+-Na+共掺有利于提高荧光寿命。     

含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷的制备工艺分析

采用熔融冷却法制备了组分为55SiO2-20Al2O3-5CaO-20CaF2及45SiO2-20Al2O3-10CaO-25CaF2两组玻璃,并通过热分析测定了玻璃的转变温度、核化温度和晶化温度。采取等温热处理工艺在不同温度下对两组玻璃进行3h晶化热处理并对热处理后的试样进行物相结构、透光率和微观形貌的表征。结果表明,将玻璃进行等温晶化热处理能制备含CaF2纳米晶的透明玻璃陶瓷;增加组分中CaF2及CaO的含量能提高体系的玻璃转变温度及成核温度;提高热处理温度使析晶程度增大,透光率下降;CaF2和CaO在玻璃中可引起成分偏聚而产生分相,提高玻璃的析晶程度。     

Ce3+–Eu3+共掺Y3Al5O12透明陶瓷荧光性能

Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)发射谱中红光成分的不足导致了白光LED色温偏高且显色性较差,一种解决方案是引入能发射红光的激活离子与Ce³⁺共掺杂以使YAG:Ce³⁺发射谱红移。本工作报道了Ce³⁺–Eu³⁺共掺Y₃Al₅O₁₂(YAG:Ce³⁺/Eu³⁺)透明陶瓷的制备、结构和荧光性能。该材料体系在Eu含量高达25%时仍保持纯石榴石相结构,且Eu³⁺的荧光猝灭浓度高达9%左右,比Pr³⁺和Sm³⁺等离子更适合用作YAG的红光发射激活剂。YAG:Ce³⁺/Eu³⁺透明陶瓷在蓝光(如442和466 nm)激发下的Ce³⁺荧光发射随着Eu含量的...     

A2B2O7(A=Ln3+,B=Zr4+,Hf4+Ti4+Ce4+)型透明陶瓷研究进展

A₂B₂O₇型化合物具有高熔点、高密度和高折射率等特点,在照明材料、航空材料、医疗成像、磁光材料等领域具有潜在应用价值。随着陶瓷制备工艺的进步,透明陶瓷的光学、力学和热学等性能不断提升使A₂B₂O₇型透明陶瓷受到越来越多研究者的关注,本文介绍了一些A₂B₂O₇型透明陶瓷的制备工艺、性能参数和其潜在的应用价值。     

分散剂浓度对真空热压烧结Y2O3透明陶瓷显微结构和光学性能的影响(英文)

以硝酸钇为原料,采用沉淀法成功制备出Y₂O₃纳米粉体,通过真空热压烧结工艺制备出Y₂O₃透明陶瓷。沉淀法是制备Y₂O₃粉体的常用方法,具有反应条件温和、粉体纯度高、成本低等优点,但由于粉体在沉淀过程中容易发生团聚现象,导致陶瓷的透明性降低。为了解决这一问题,在沉淀溶液中添加了PEG4000作为分散剂,期望改善其粉体的分散性。同时,在真空热压烧结过程中,用钽箔包裹样品,有效地防止了碳污染的发生。本工作研究了PEG添加量对Y₂O₃粉体和陶瓷的影响,并找到最佳工艺参数。结果表明,当PEG添加量为0.9%(摩尔分数),烧结温度为1 500℃时制备的Y₂O₃陶瓷具有最高的透明性,其在1 100 nm处的直线透过率为48.4%,在600 nm处也达到了18.0%。     

YF3和PrF3共掺杂SrF2陶瓷的显微结构与光谱特性

采用化学沉淀法合成了SrF₂粉末原料,真空热压烧结制备了不同YF₃掺杂量的Pr,Y:SrF₂透明陶瓷,研究了缓冲离子(Y³⁺)对Pr:SrF₂透明陶瓷透过率、显微结构及光谱特性的影响。结果表明,陶瓷样品具有较高的光学质量,YF₃掺杂量为5.0%(质量分数)的Pr,Y:SrF₂陶瓷具有最高的透过率,其400 nm和1 200 nm波长处的透过率分别为90.1%和89.4%。高掺杂量下,Y³⁺能够显著的促进陶瓷晶粒的生长,当YF₃掺杂量为10.0%时,陶瓷的晶粒尺寸超过200μm。此外,Y³⁺缓冲离子可以有效提高透明陶瓷的吸收能力,并通过改变陶瓷基体内Pr³⁺的团簇及局域配位结构,调控Pr,Y:SrF₂透明陶瓷的光谱特性。     

不同掺杂量EuxLu1.4–xGd0.6O3透明陶瓷的制备与性能

为了满足高能射线成像对闪烁陶瓷的应用要求,并探究Eu³⁺掺杂量对陶瓷微观结构和光学性能的影响,采用液相共沉淀法合成了不同Eu³⁺掺杂量的Eu_xLu_1.4–xGd_0.6O₃(x=0、0.02、0.06、0.10、0.14、0.18)粉体并通过真空预烧结合热等静压烧结,制备出Eu_xLu_1.4–xGd_0.6O₃透明陶瓷。随着Eu³⁺掺杂量的增加,陶瓷直线透过率先升高后降低,在x=0.10时达到最高(71.4%@611 nm)。Eu_xLu_1.4–xGd_0.6O₃陶瓷的光致激发光谱和光致发光光谱证明了Eu³⁺掺杂量的增加能够提升陶瓷的吸收峰和发射峰强度。陶瓷在X射线激发下的发光强度随着Eu³⁺掺杂量的升高呈现先升高后降低的趋势,...     

La3+对MgAl2O4透明陶瓷致密化过程、光学及力学性能的影响

镁铝尖晶石(MgAl₂O₄)透明陶瓷具有优异的光学和力学性能,在防弹装甲窗口、高马赫整流罩等方面得到了大量的应用。为实现MgAl₂O₄透明陶瓷的致密化,一般需要相对较高的烧结温度,然而高的烧结温度会导致陶瓷晶粒生长过大,影响其性能。因此通过引入合适的烧结助剂降低烧结温度,对于提升陶瓷性能和降低成本均具有很大的意义。本文以高纯商业MgAl₂O₄粉体为原料,La(OH)₃为烧结助剂,采用真空烧结结合热等静压后处理的方式,成功制备MgAl₂O₄透明陶瓷,并采用XRD、SEM等对透明陶瓷的微结构和相组成的演变以及性能进行表征。结果表明,La³⁺在烧结早中期可有效提高陶瓷致密化速率,在烧结后期可抑制陶瓷晶粒生长。掺入0.01%(质量分数)La₂O₃后,MgAl₂O₄光学和力学综合性能优异,所需...     

Er,Yb:CaF2透明陶瓷的制备及其性能研究

首先以(Ca(NO3)2·4H2O、Er(NO3)3·5H2O、Yb(NO3)3·5H2O和KF·2H2O等试剂为原料,选择化学沉淀法合成了Er,Yb:CaF2纳米粉体,采用XRD和FE-SEM技术对纳米粉体特性进行了测试与表征.以合成的纳米粉体为原料,采用真空热压烧结技术,在800℃、30 MPa条件下制备了Er,Yb:CaF2透明陶瓷,并对陶瓷样品的元素组成与分布、显微结构及热导率等特性进行了测试与表征.结果表明:合成的Er,Yb:CaF2纳米粉体为单相立方萤石结构,平均尺寸在20～40 nm,并易形成尺寸为3～5μm的团聚体;Er与Yb元素在陶瓷样品中分布均匀,陶瓷的平均晶粒尺寸为1μm左右,并由于不均匀烧结,样品中存在大尺寸的孔洞结构,随着Yb掺杂浓度的增加,陶瓷样品的热导率逐渐降低.     

铕掺杂Gd2Zr2O7透明陶瓷的制备及闪烁性能

与传统闪烁陶瓷相比,基于立方相Gd₂Zr₂O₇具有高密度、高光学透过率和良好的闪烁性能等特征,本工作采用真空烧结法,成功制备出系列Eu³⁺掺杂Gd₂Zr₂O₇透明陶瓷,研究了掺杂离子及掺杂量对其晶体结构、光学透过率、荧光性能及闪烁性能的影响。结果表明,所制备的透明陶瓷样品具有良好的光透过能力;光谱表征发现,20%Eu³⁺掺杂Gd₂Zr₂O₇具有最佳的光致荧光和辐照发光强度,其最强发射峰位于630 nm。X射线成像实验表明,Gd_1.8Eu_0.2Zr₂O₇透明陶瓷的X射线成像分辨率可达11 lp·mm^–1,具备对不同材质物体的成像应用潜力。在医学成像、工业探伤、高能物理等领域具有潜在的应用价值。     

Yb3+和Er3+共掺杂的NaY（WO4）2纳米晶的制备与发光性能

采用水热法制备出NaY(WO4):Yb3+,Er3+纳米发光粉。通过X射线衍射、扫描电子显微镜表征了制备的发光粉样品;研究了不同Yb/Er摩尔比对发光强度的影响。结果表明:Yb3+和Er3+共掺杂的NaY(WO4)2属于四方晶系,其粒径在30 nm左右,且分散均匀。当Yb/Er摩尔比为4:1时,NaY(WO4):Yb3+,Er3+发光粉样品的发射峰强度达到了最大值。用980nm激光对其进行激发,在室温下观察到了410、524、553和656nm的发射峰,分别对应于2H9/2→4I15/2,2H11/2→4I15/2,4S3/2→4I15/2和4F9/2→4I15/2的跃迁。根据激发功率与发光强度的关系得出410、524、553和656 nm发射峰均为双光子过程。     

纳米CaF2对自润滑陶瓷材料力学性能的影响

采用真空热压烧结工艺制备一种添加纳米固体润滑剂CaF2的新型自润滑陶瓷材料,其力学性能显著高于添加微米CaF2的自润滑陶瓷材料,并且断裂韧性高于不含CaF2的复合陶瓷材料。结果表明:烧结后纳米CaF2主要位于基体晶粒内部,形成晶内型纳米结构。相比于添加微米CaF2,添加纳米CaF2时复合陶瓷材料的弹性模量增加了34%,这是材料硬度改善的主要原因。纳米CaF2诱发的穿晶断裂有助于提高复合陶瓷材料的断裂韧性和抗弯强度,裂纹偏转是添加纳米CaF2的复合陶瓷材料的主要增韧机制。     

Tm,Ho:YAG透明陶瓷的制备及性能（英文）

采用溶胶凝胶法制备Tm,Ho:YAG纳米粉体以及透明陶瓷,并对纳米粉体和透明陶瓷进行了分析。结果表明:在经过了900℃煅烧后,纳米粉体已经形成了YAG晶相,在785～398 cm^–1这一范围的特征振动峰是YAG特有的晶格所引起的振动。Tm,Ho:YAG透明陶瓷结构致密。在1.97～2.03μm的测试波长范围内,透过率大于84%。经过780 nm的泵浦光源激发后,能够稳定的发出波长为2.03μm的激光。     

Er3+掺杂无铅铁电陶瓷的电学和光致发光性能

无铅多功能铁电陶瓷在各类信息的检测、转换、存储及处理中具有广泛的应用,且稀土元素由于其特殊的电子结构和稳定的发光特性,有望赋予铁电陶瓷新的发光性能并改善其电学性能,为设计新型光电器件提供了可能。采用传统的高温固相反应法制备稀土Er³⁺掺杂Ba_0.85Ca_0.15Ti_0.90Zr_0.10O₃(BCTZ)无铅多功能铁电陶瓷,系统研究Er³⁺掺杂浓度对BCTZ铁电陶瓷微观结构、电学性能及光致发光的影响及内在联系。研究表明,陶瓷平均晶粒尺寸随Er³⁺掺杂浓度的增加单调减小,由7.59μm减小至3.82μm,减小约49.67%;陶瓷可释放的能量密度(W_rec)和储能效率(η)可分别提高约29.81%和122.79%。Er³⁺掺杂BCTZ陶瓷表现出强烈的绿光发射(548 nm)且发光强度相对可调性可达173.09%。Er³⁺掺杂BCTZ陶瓷优异、特殊的电光性能...     

La2O3对Nd3+掺杂氧化钇透明陶瓷性能的影响

采用传统无压烧结工艺,在氢气气氛下制备了(Nd0.01Y0.99-xLax)2O3(摩尔含量x=0,0.05,0.10)透明陶瓷,研究了La2O3的含量对其性能的影响。结果表明:随着La2O3含量的增加,陶瓷的晶粒尺寸减小,密度和透过率增大;同时,Raman光谱特征峰发生红移,声子能量略有降低,最大声子能量分别为378,375,372cm-1,半高宽增大,相对强度减小。当La2O3含量继续增加时,样品晶粒尺寸和立方相结构保持不变。当x=0.10时,在烧结温度为1680℃和保温时间为50h的条件下,Nd3+掺杂的氧化镧钇透明陶瓷的直线透过率最高达到80%。     

聚丙烯/CaCO3:Eu3+复合材料的制备及性能（英文）

采用微波沉淀法合成了CaCO3:Eu3+(CEP)红色荧光粉,然后将硬脂酸改性后的CEP(c-CEP)添加到聚丙烯(polypropylene,PP)中制备了PP/CaCO3:Eu3+(PP/c-CEP)复合材料。通过荧光粉的光致发光光谱和激发光谱、扫描电子显微镜、差示扫描量热法研究了改性剂和荧光粉添加量对复合材料的结构、力学性能和发光性能的影响。结果表明:硬脂酸改性荧光粉(c-CEP)可均匀分布在PP中,且c-CEP的荧光强度强于CEP和PP/c-CEP复合材料;随着c-CEP添加量的增加,PP/c-CEP复合材料的发光强度增强,其发射主峰位于614nm处,归属于Eu3+的5D0→7F2跃迁;与PP相比,PP/c-CEP复合材料的力学性能几乎没有发生变化,但结晶速率提高,熔点升高,结晶度降低。     

真空烧结非计量La1–xErZr2O7–3x/2透明陶瓷

制备光学性能优异的陶瓷材料是无机材料研究和发展的重要方向。近年来,结构与功能一体化的透明陶瓷已然是材料研究的热点。非计量La_1–xErZr₂O_7–3x/2透明陶瓷采用燃烧法和真空烧结技术成功制备,通过X射线衍射仪、Raman光谱仪、扫描电子显微镜等测试技术,研究了La含量对相组成、微观结构和光学性能的影响。结果表明,随着La含量的降低,样品中烧绿石相和缺陷萤石相的共存状态逐渐转变为缺陷萤石相。x=0.1的样品在红外区域2.5～7.0μm表现出稳定的透过率,其透过率约为74.8%(厚度1 mm),最大红外截止值在8.5～9.0μm。x=0.2的样品在可见光到中红外区域表现出出色的透过率,并且在980 nm波长激发下,该陶瓷在684 nm处呈现出强烈的红光发射,在561 nm处呈现出微弱的绿光发射,在446 nm处呈现出微弱的蓝光发射。此外,La_1–xErZr₂O_7–3x/2透明陶瓷的透过率光谱中出现大量吸收峰,La的适量降低有助于提高光学质量。与化学计量La...     

基于负热膨胀的热增强型ScF3:Nd3+/Yb3+/Er3+高灵敏度温度探针

荧光强度比测温技术在生物组织内部实现了快速和无创的温度探测,但在实际应用中仍受荧光热猝灭及生物组织较大的吸收与散射的影响。本工作采用一步水热法制备了长方体ScF₃:Yb³⁺/Er³⁺纳米晶,利用ScF₃特有的负热膨胀属性,提高了激活剂与敏化剂之间的能量传递效率,实现了上转换发光整体34倍的热增强。同时,引入Nd³⁺构建了近红外–近红外高灵敏度的温度探针(S_a=0.112 0 K^–1在400 K),并通过对测温曲线的矫正和离体实验,证明了样品在组织内部的测温性能,为解决上转换发光热猝灭和开发生物近红外发射温度探针提供了新的设计思路。     

锰掺杂Bi0.5Na0.41K0.09TiO3+xMnO2陶瓷的电学性能

采用传统陶瓷工艺、按照Bi0.5Na0.41K0.09TiO3+xMnO2的配方进行称量,其中x=0、0.005、0.01、0.03、0.05,共5个组分,制备出了无铅压电陶瓷坯体,在其烧结温度下进行烧结,制备了新型压电陶瓷Bi0.5Na0.41K0.09TiO3+xMnO2,并研究了该体系陶瓷的电学性能,测试其压电常数(d33)、机电耦合系数(Kp)、机械品质因素(Qm)、介电常数(εr)、介质损耗Tanδ及其电滞回线,并分析掺杂量对其性能的影响。     

掺杂方式对纳米（Ce-Zr-Pr）O2/γ-Al2O3陶瓷载体涂层性能的影响

采用在拟薄水铝石溶胶中分别掺杂纳米(Ce-Zr-Pr)O2固溶体粉末和前驱体溶胶的方式,制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层。并利用XRD、H2-TPR、BET和氧脉冲等手段研究掺杂方式对涂层的晶相结构、还原性能、比表面积和储氧性能的影响,由SEM照片观察涂层的表面形貌。结果表明,两种掺杂方式制备(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3涂层均具有较好的织构和储氧性能。其中前驱体溶胶掺杂方式制备涂层液的粒径小,分布范围窄,且涂层表面光滑均匀,比表面积和储氧性能较高。(Ce-Zr-Pr)O2/γ-Al2O3蜂窝陶瓷载体涂层负载的单Pd三效催化剂具有低的起燃温度和优异的三效催化转化活性。