掺杂态聚苯胺(Doped-PANI)的电导率-温度特性和形态结构研究

溶液聚合合成的盐酸掺杂的聚苯胺(Doped-PANI)粉末压制成圆片样品,用扫描电子显微镜观察样品的形态结构;用四探针法测量样品的室温电导率,并在80～280K温度区间内测量样品的电导率随温度变化关系.掺杂态聚苯胺(Doped-PANI)由粒径在100～500nm圆形颗粒组成,表现出良好的导电特性,其室温电导率为1.70S/cm,且电导率-温度变化关系可以用一维和三维变程跳跃(1D/3D-VRH)混合模型加以解释.     

GDARE法制备不同厚度ZnO薄膜的热电性质

以气体放电活化反应蒸发(GDARE)沉积法通过多次沉积制备不同厚度ZnO薄膜。原子力显微镜和X射线衍射测试分析表明,所得ZnO薄膜具有纳米颗粒多晶结构,粒径在30~70 nm,晶粒尺寸随薄膜厚度增加而增大,不同厚度的薄膜均具有高度的c轴取向性。由GDARE法沉积的ZnO薄膜具有较高的温差电动势率S(Seebeck系数),厚度200 nm的薄膜在440K附近S可达600μV/K。相同温度下,薄膜的温差电动势率S与电阻率ρ均随着膜厚的增加而减小。在考察了薄膜电阻率与温差电动势率的综合影响后,得到在440 K附近,厚度为600 nm的ZnO薄膜具有相对最优秀的热电性能。讨论了ZnO薄膜的表面电传导过程及温差电动势产生机制。     

CaZr_(1-x)In_xO_(3-α)(x=0,0.05,0.10,0.15)质子导体的电学性能

采用固相反应法在1400℃合成了CaZr1-xInxO3-α(x=0,0.05,0.10,0.15)陶瓷粉体,在空气中1550℃,10 h对材料进行二次烧结.XRD物相分析结果确定合成后的样品中有CaZrO3和微量CaIn2O4存在.实验在600～850℃含水氩气中测量了样品的交流阻抗谱,计算出其电导率随温度变化的规律和电导激活能.在800℃时,CaZr1-xInxO3-α的电导率分别为4.64×10-7 S/cm(x=0)、3.06×10-4 S/cm(x=0.05)、3.89×10-4 S/cm(x=0.10)、3.93×10-4 S/cm(x=0.15).研究结果表明:对CaZrO3掺In能显著提高材料的电导率,降低电导激活能,掺杂量x0.1时,电导率增加变缓,并且电导率随温度的升高而增大.研究得到CaZr1-xInxO3-α的电导率与掺杂量的关系式.     

衬底温度对CuCrO2薄膜光电性能影响

采用射频磁控溅射法制备了不同衬底温度的CuCrO2薄膜,通过X射线衍射、扫描电镜、紫外吸收光谱及电学性能的测量表征了薄膜样品的结构与性能,结果表明,衬底温度对CuCrO2薄膜形貌结构、光学、电学性能影响较大。当衬底温度为750℃时,薄膜为结晶态。薄膜的可见光透过率随衬底温度提高有所增加。750℃时,CuCrO2薄膜直接带隙降低到3．02eV。电导率随衬底温度提高先增加后降低,500℃时,薄膜的电导率最高,达到27．1S·cm^-1,电导率对数随温度倒数变化关系表明,CuCrO2薄膜在300K-220K温度区间内均符合半导体热激活导电规律。     

Ba_(0.5)Sr_(0.5)Co_(0.8)Fe_(0.2)O_(3-δ)混合导体导电性能的研究

用直流四电极法测量了空气和氮气气氛下Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ(BSCF)的总电导率,用电子阻塞电极法测量了空气气氛下BSCF的氧离子电导率。结果表明575℃之前,BSCF呈现p型半导体的导电特征,总电导率温度升高而增大,随氧分压降低而减小;但在575～650℃总电导率显著下降,这与BSCF材料中晶格氧的逸出有关。通过电子阻塞电极法测得的BSCF氧离子电导率σi和温度T的关系符合Arrhe-nius公式,氧离子电导活化能Ea=140.7kJ/mol。通过透氧实验,由Wagner方程计算出来的氧离子电导率与电子阻塞电极法测量得到的值在700℃以下吻合;但700℃后,由于高氧端的气体与膜表面晶格氧的交换以及低氧端表面晶格氧与气相氧交换成为控速环节,使计算出来的氧离子电导率明显低于测量得到的值,并且二者差别随温度升高越来越大。     

磁控溅射SiC薄膜及其电学特性研究

本文用磁控溅射法(RMS)制备了SiC非晶薄膜,并对其进行了退火处理。用AFM观察了薄膜的表面形貌,测量了薄膜的厚度、方块电阻和电阻-温度曲线,对其导电机理进行了分析。结果表明:薄膜表面平整、结构紧凑;退火处理前后电阻R和温度T均满足表达式lnR∝ΔW/kT,电子激活能ΔW的变化范围为0.0142 eV~0.0185 eV,分析推断确定在25℃至250℃其导电机理为定域态间近程跳跃电导;退火前后薄膜的电子激活能和电阻率有相同的变化趋势,均随退火温度的升高而增大,这为薄膜的导电机理和激活能随退火温度变化趋势的正确性提供了有力的证据。     

Sr、Mg掺杂LaGaO3固体电解质材料的离子导电性研究

采用固态反应法制备了Sr、Mg掺杂的LaGaO3固体电解质材料，研究了不同Sr、Mg掺杂量对LSGM材料的导电性的影响．结果表明，随Sr、Mg掺杂量的增加，LSGM材料的电导率开始增加，达到最大值后，逐步降低，LSGM1520和LSGM2015具有最高电导率，此时材料由单一的立方相组成；LSGM材料的离子电导率随测试温度的升高而增加，ln（σT）与1／T关系曲线呈现两段不同斜率的直线，交点温度为T^＊，当测试温度低于T^＊时，氧离子迁移激活能大于温度高于T^＊的激活能．     

氧分压对ZnO薄膜温差电动势的影响

研究了氧分压对ZnO薄膜温差电动势的影响.用直流反应磁控溅射方法成功地制备了C轴取向性能良好的ZnO薄膜.实验研究发现,温差电动势和磁温差电动势随温度的变化呈线形关系.氧分压越大,温差电动势率越小.研究结果还表明,磁温差电动势比温差电动势小.     

KD-II型碳化硅纤维热输运性质的实验研究

SiC纤维是复合材料SiC_f/SiC中的组分材料, 其力学性能已经得到实验验证, 但热学性能尚未见报道。本研究采用综合T型法测量了不同温度热处理的KD-II型SiC纤维在80~300 K温度范围内的电导率、热导率和塞贝克系数, 热处理温度分别为1400、1500和1600℃。研究发现, 在实验设定的热处理温度范围内, SiC纤维电导率不随热处理温度改变而改变, 但其热导率随热处理温度升高有显著的变化。在环境温度为290 K时, 1600℃热处理的SiC纤维热导率为11.6 W•m^-1•K^-1, 比未热处理的材料提高了42%以上。     

Al掺杂ZnO薄膜的结构和热电性质研究

用直流反应磁控溅射方法在透明平面玻璃上制备出Al掺杂ZnO薄膜,并对其结构和温差电动势率进行研究.实验结果表明,所制备样品具有C轴择优取向的多晶结构,温差电动势随着温差(△T)的增大而呈线性增加.并且样品的电阻越大,温差电动势率越小.在室温附近的环境温度对温差电动势率几乎无影响.退火处理后,温差电动势率增大.实验还发现,在外加磁场时,温差电动势率稍微减小.     

不同质子酸掺杂聚苯胺的热电性能

采用化学氧化聚合法分别在高氯酸、硫酸、对甲基苯磺酸、樟脑磺酸溶液中合成了掺杂态聚苯胺,并研究了其热电性能。随着温度的升高,所有样品的电导率降低,Seebeck系数与ZT值均增加。对甲基苯磺酸掺杂的聚苯胺的电导率最高,303K时达811.1S/m,但其Seebeck系数在高温下增加缓慢。在373K以下,对甲基苯磺酸掺杂样品的ZT值最高;在373K以上,高氯酸掺杂样品的热电性能最好,在423K时ZT值达3.18×10-4。     

温度/剪切场对SWCNTs/EP分散体系导电性能的影响

以单壁碳纳米管(SWCNTs)为填充剂制备了环氧树脂(EP)液态复合导电体系。对不同温度和剪切场下SWCNTs/EP分散体系的导电性能进行了测试。结果发现:SWCNTs含量增加,分散体系黏度和电导率提高,当SWCNTs含量为0.5%时(vol,下同),体系导电性能的变化趋于平缓。温度升高,体系的导电性能提高,在40℃至95℃之间,体系的电导逾渗值从0.31%降低到0.15%,电导率由2.4×10-7S/m升高至7.0×10-2S/m,上升5个数量级。50℃下剪切速率从60r/min增大到300r/min,SWCNTs含量为0.025%的体系电导率略有增加(由2.0×10-5 S/m升高到3.0×10-5S/m),超过0.05%后,体系电导率随剪切时间的延长先减小后增大。此外,剪切场导致体系逾渗值增大,电导率降低。     

BaCo_(0.7)Fe_(0.2)Nb_(0.1)O_(3-δ)离子-电子混合导体电导性能研究

用四电极法研究了BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ(BCFN)离子-电子混合导体的总电导率随温度的变化规律;通过阻塞电极法测量了BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ氧离子电导率随温度的变化规律;通过计算得到了电子电导率随温度的变化规律。研究结果表明,在温度低于550℃以下时,电子电导起了决定作用,随着温度的升高总电导率和电子电导率均呈现出显著增加的趋势,表现为P型半导体特征;当温度在550~650℃时,由于晶格氧的脱附,消耗了自由电子,导致电子电导率略有下降,使得总电导率表现出类似的变化规律,通过计算得到在550℃以下BCFN混合导体的电子电导的表观活化能为0.30eV;当温度高于650℃以上时,由于氧空位增加导致氧离子电导率随温度升高迅速增大,使得总电导率又呈现增加的趋势,计算得到氧离子迁移活化能为1.18eV;O2-TPD研究结果证明了在550~650℃时存在明显的晶格氧的脱附峰,晶格氧的脱附显著影响了BCFN混合导体电子电导率和总电导率。当温度低于650℃以下时,电子的迁移数接近100%,当温度高于650℃以上时,氧离子的迁移数迅速增大,900℃氧离子迁移数可达到8.97%。     

稀土磷化物的温差电性质

本文研究了 LnP(Ln=La,Nd,Sm,Y)在低温和高温下的温差电性质.测量了它们的温差电动势率随温度变化的关系.在不同温度区间的温差电动势率与温度的关系而求出的活化能符合较好,说明LnP 是一种 n 型半导体材料,它有较高的载流子浓度和较低的电阻率。有可能在温差电领域取得应用.     

离子注入聚(2-甲氧基-5-辛氧基)对苯乙炔薄膜的改性研究

采用能量为 ( 10～ 35 )keV ,剂量为 ( 3 0× 10 15～ 4 8× 10 17)ions/cm2 的氮离子 (N+)对聚 ( 2 甲氧基 5 辛氧基 )对苯乙炔 (PMOCOPV)进行离子注入改性。PMOCOPV薄膜的电导率随注入离子能量和剂量的增加而迅速提高。当注入N+的能量为35keV ,剂量为 4 8× 10 17ions/cm2 时 ,PMOCOPV薄膜的电导率为 0 0 96S/cm ,比本征态的电导率提高了 7个数量级。通过超高阻测试仪研究了PMOCOPV薄膜表面电导率与温度的关系 ,发现N+注入PMOCOPV薄膜的电导活化能为 0 15 6eV。离子注入PMOCOPV薄膜的电导率的环境稳定性优于I2 和FeCl3 掺杂的PMOCOPV。对离子注入PMOCOPV薄膜的导电机理进行了初步探讨。     

新型GeS2-Ga2S3-KBr系统玻璃的形成及性能

本文研究了GeS2－Ga₂S₃－KBr系统玻璃的形成范围．根据玻璃的红外光谱、可见光谱、特征温度、热膨胀、电导、析晶和耐水性测试结果,该系统玻璃具有较宽的透过波段（0．45～11．5μm）,透过率大于60％;较高的转变温度、热膨胀软化温度（355℃）和析晶温度（593℃）;23℃时玻璃的电导率为10^-9～10^-12S／cm,270℃时电导率为10^-4～10^-6s／cm;玻璃耐水性较好．     

拉伸条件对尼龙1010拉伸强度的影响

研究了拉伸温度T与拉伸速率v对尼龙1010拉伸性能的影响,结果表明,随T升高,弹性极限强度σa,表观杨氏弹性模量Ea,屈服强度σy和应变硬化强度σt均降低;弹性极限伸长εa在约50℃时有一极大值,当≥50℃时屈服应变εy与T无关,而T＝18℃时的εy低很多,随拉伸速率v的加快,T=18C,=50mm/min时Ea有一极大值;σa,εa,σy,εt和T≥50℃后的Ea均基本不受v的影响。     

A位置复合掺杂对钙钛矿氧化物(La1-xPrx)2/3 Sr1/3 Co0.8 Ni0.2 O3化学扩散系数的影响

采用固相反应法合成了(La1-xPrx)2/3 Srl/3Co0.8Nio.203(LPSCN,x=0.2、0.4、0.6、0.8)钙钛矿型氧化物系列样品,采用电导弛豫法研究了LPSCN样品的氧化学扩散系数.结果表明,LPSCN样品具有较高的氧化学扩散系数,且随着镨含量的减少、温度的升高而增大;LPSCN样品的电导率与氧分压呈oOC Po.2n关系,且电导率随镨含量的减少、温度的降低而增大.样品LPSCN-82在800℃下的氧化学扩散系数Dchem值为1.18×10-4cm2/s;样品LPSCN-82在500℃下氧分压为1.0×lO5Pa时电导率有最大值为974.74S/cm,是比较理想的固体氧化物燃料电池的阴极材料.     

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。