挠曲电效应对超薄铁电薄膜物理性能的调控

具有量子隧穿及阻变存储效应的超薄铁电薄膜引起了广泛的关注.在超薄铁电薄膜中,应变及应变梯度效应十分明显,因此由应变梯度所产生的挠曲电效应不可忽视.挠曲电效应是指应变梯度或非均匀应变场能局部地破坏反演对称,从而导致晶体产生电极化的效应.基于朗道热力学理论,建立了考虑挠曲电效应的超薄铁电薄膜相变的理论模型.通过该模型研究了挠曲电效应对纳米尺度超薄BaTiO3薄膜相变温度、铁电性能以及热释电系数的影响.研究结果表明:挠曲电效应提高铁电薄膜的电极化值和临界厚度,降低薄膜的相变温度.利用挠曲电效应可有效调控超薄铁电薄膜的相变温度及热释电系数.     

BTO/LAO超晶格性能研究

利用横场伊辛模型,考虑四体相互作用,研究了BaTiO3/LaAlO3(BTO/LAO)铁电超晶格的居里温度、介电常数和极化强度与厚度周期的变化关系。发现BTO/LAO铁电超晶格的极化、居里温度和介电影响有显著的尺寸效应,耗散因子对BTO/LAO铁电超晶格的性能影响较大。随着耗散因子的减少,BTO/LAO超晶格的极化强度和居里温度增加,但介电常数几乎不变。当耗散因子σ=2.66时,模拟计算同实验结果相近,表明该理论模型可以作为研究BTO/LAO铁电超晶格的有效方法之一。     

Eu/Yb改性对PZNT晶体介电弛豫行为和铁电性能的影响

为了改善PZN-9PT晶体的弛豫特性和铁电性能,本文引入稀土离子Eu/Yb进行改性,采用高温溶液法生长了PZN-9PT∶Eu/Yb(PZNT:Eu/Yb)弛豫铁电晶体.通过XRD分析了PZNT:Eu/Yb晶体的相结构;通过居里-外斯定律,修正的居里-外斯定律和洛伦兹经验关系式描述了晶体在1~1 000kHz的介电弛豫行为和弥散特性.实验结果表明:PZNT:Eu/Yb晶体为纯的钙钛矿结构,没有第二相的存在;晶体的居里温度(TC)为450.363K;稀土离子Eu/Yb的加入提高了PZNT晶体的弥散性能;Eu/Yb离子的加入提高了PZN-9PT晶体的矫顽场,晶体的矫顽场达到了12.56kV·mm~(-1).     

PVDF/PDDA静电自组装超薄膜的制备与表征

提出了一种制备纳米量级铁电聚合物PVDF/PDDA超薄膜的新方法。聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)和极化处理后的聚偏氟乙烯(PVDF)复合超薄膜是通过层与层的静电自组装(LbL-SA)方法制备的,厚度约30~150 nm,每层膜厚度约为9 nm。PVDF/PDDA多层膜通过石英晶振微天平(QCM)、红外频谱仪、原子力显微镜(AFM)进行了测试与表征。QCM表征结果表明,PVDF与PDDA超薄膜能较好地交替组装;AFM表明PVDF/PDDA聚合物超薄膜的表面均匀、薄膜致密。与PVDF厚膜的电阻性能相比,PVDF/PDDA复合超薄膜的电阻性能有了很大提高。     

钇和钬掺杂对铋层状化合物的介电性的影响

为了研究和改善铋层状化合物的介电性能,利用常规固相反应法制备了稀土钇和钬掺杂的钡铋三钛二铌氧十二陶瓷,并研究了其介电性能随温度变化的规律． Ｘ射线衍射结果表明,钇和钬能部分替代钙钛矿层中的铋,形成纯相固溶体陶瓷．所有样品的介电温谱显示出典型的弥散型铁电相变,并且介电常数和居里温度均随稀土掺杂量的增加而降低．结果表明,钙钛矿层中Ａ位和Ｂ位多元素的共同占位导致局部成分的不均匀,从而引起铁电相变的弥散．钇和钬部分替代钙钛矿层中的铋,抑制了与铋关联的结构变形,从而减少了铁电极化．     

氧化石墨烯膜的还原条件探究及应用

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯并涂覆于PET基底上,分别采用紫外光照射和HI还原法对若干组膜进行还原,控制还原温度和时间,通过扫描电镜观察每组膜的表面,将还原后膜的红外光谱、XPS谱图与氧化石墨烯的谱图比对,并采用四探针法计算出每片膜的方块电阻。结果表明:紫外光照射处理后的膜表面要比HI处理后的表面光滑,但电阻很高,红外谱图显示还原效果不佳;碘化氢80℃下还原2.0 h所得膜的红外谱图显示含氧官能团基本全部还原,还原效果好,膜方块电阻为(2.35±0.19)Ω/sq,在施以直流电压2.5 V、电流0.45 A的条件下,通电发热温度可达37.1℃,有望用于电致发热材料。     

自由边界条件下的温度梯度铁电薄膜的极化性质研究

在平均场近似下,采用横场Ising模型研究自由边界条件下的温度梯度铁电薄膜的极化性质.当温度梯度铁电薄膜采用自由边界条件时,薄膜受热导致晶格沿极化方向膨胀使得赝自旋相互作用系数发生变化,因此,赝自旋相互作用系数应作为坐标的函数.研究表明:考虑赝自旋相互作用系数的变化后,温度梯度铁电薄膜的极化强度和相变温度都较不考虑赝自旋相互作用系数变化的情况有所增加.薄膜始末两赝自旋层的温度比以及薄膜固定端的温度是影响温度梯度铁电薄膜极化性质的两个重要因素.     

RCo5—xBx（R=Y,Pr,Nd;X=0,1）合金的交换场分析

将两格点分子场理论用于金属间化合物ＲＣｏ５－ｘＢｘ,分析了饱和磁化与温度的关系。计算出了分子场系数和居里温度,给出了交换场与温度的关系曲线。结果表明,在ＲＣｏ５中用Ｂ替代Ｃｏ离子后,居里温度,交换场的温度分布范围都显著减小。     

正磁致伸缩铁磁材料磁记忆现象的理论探讨

针对金属磁记忆无损检测原理，基于铁磁性的唯像理论，利用一个近似的分子场，得到了地磁场中受应力作用的铁磁杆件的有效场表达式；利用能量最小原理，得到了分子场参数表达式；根据所得的有效场表达式．解释了磁致伸缩为正的铁磁材料在应力集中处漏磁场切向分量出现最大值、同时法向分量为零值的现象，并进行了仿真计算．     

粉末特性对钙锶铋钛陶瓷厚膜性能的影响

采用粉末溶胶法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了厚度约为1.50μm,铁电性能优良的CSBT铁电厚膜。研究了粉末的烧结温度对CSBT铁电厚膜的结构及性能的影响。结果表明:适当的粉末烧结温度有利于制备表面致密、晶粒发育良好的厚膜,从而有利于厚膜的铁电性能。750℃烧结的粉末制备的厚膜具有最佳的铁电性能,其Pr和Ec分别为13.3μC/cm2,46.2 kV/cm,具有较高的应用价值。     

粉末特性对钙锶铋钛陶瓷厚膜性能的影响

采用粉末溶胶法在Pt/Ti/SiO2>/Si基片上制备了厚度约为1.50μm,铁电性能优良的CSBT铁电厚膜.研究了粉末的烧结温度对CSBT铁电厚膜的结构及性能的影响.结果表明:适当的粉末烧结温度有利于制备表面致密、晶粒发育良好的厚膜,从而有利于厚膜的铁电性能.750℃烧结的粉末制备的厚膜具有最佳的铁电性能.其Pr和Ec分别为13.3μC/cm2,46.2 kV/cm,具有较高的应用价值.     

Composites of Nano-hydroxyapatite and Poly（ε-caprolactone） Composite Fibers by Electrospinning

用水热法合成的棒状纳米羟基磷灰石（nHA）,引发ε-己内酯（ε-CL）开环聚合得到nHA-PCL复合材料。用静电纺丝法分别制备了聚己内酯（PCL）、nHA/PCL共混材料和nHA-PCL复合材料的3种电纺纤维膜。通过FT-IR、DSC、SEM、TGA和拉伸试验机表征了样品的结构、热性能和力学性能。结果表明：nHA-PCL电纺膜的结晶性能优于nHA/PCL材料,且热稳定性和力学性能都优于其他两种膜,nHA-PCL电纺膜的完全分解温度为420°C,拉伸强度和断裂伸长率分别达到28.2MPa和55.6%。3种膜的纤维直径均小于500 nm,nHA-PCL电纺膜的纤维表面比较粗糙。在人体仿生液中诱导矿化4 d后,nHA-PCL电纺膜纤维表面出现磷灰石沉积,而纯PCL和共混nHA/PCL电纺膜的纤维表面沉积的磷灰石很少,nHA-PCL复合电纺膜具有较好的诱导成骨性能。     

大尺寸PMT-PT单晶生长、结构与电学性能

为了探究大尺寸PMT-PT单晶生长、结构与电学性能,本文采用高温溶液法成功生长了大尺寸(7 mm×7 mm×5 mm)钙钛矿型弛豫铁电单晶(1-x)(Pb(Mg_(1/3)Ta_(2/3))O_3-xPbTiO_3(PMT-xPT),研究了晶体的成分、结构、介电、压电以及铁电性能。研究结果表明,所生长晶体的为三方相,组分为PMT-30PT。室温下晶体居里温度(T_c)约为53℃,压电常数约为d_(33)=230 pC/N。该晶体在较低的温度下表现出优异的电学性能:介电常数ε_r=3 600,剩余极化强度P_r为25μC·cm~(-2),矫顽场E_c约为9.8 kV·cm~(-1),拓展了铁电材料在低温环境的应用。     

Gd5(Ge2-xSi2-xM2x)化合物的晶体结构和磁性研究

研究了用稳定元素Mn、Mo、Al和V代替非磁性的Si和Ge对Gd5Ge2Si2化合物的居里温度的影响；并且研究了Gd5(Ge2-xSi2-xM2x)(M=Mn、Mo、Al和V)样品退火处理对居里温度的影响．结果表明少量的合金化元素替代会提高Gd5Ge2Si2化合物的居里温度；退火后居里温度随替代元素的含量变化比退火前更敏感．X射线粉末衍射分析表明少量的合金化元素(Mn、Mo、Al和V)替代不会影响母体Gd5Ge2Si2化合物的晶体结构．对样品的晶态显微组织和表面微结构研究发现退火后组织分布比退火前更均匀。     

氮化SiO_2超薄层的特性研究

在Si衬底表面,利用高温氧化获得了厚度小于0nm的SiO2超薄层,经过进一步的快速热氮化制备出氯化SiO2超薄层通过光电子能谱（XPS）和表面荷电能谱（SCS）的测试分析,研究了氮化SiO2超薄层中N的分布以及SiO2超薄层／Si界面态密度（Dit）的变化,结果表明：快速热氨化引入的大部分N积聚在SiO2／Si的界面附近,能够用一个双层氮化模型解释;快速热氨化使得Dit变小．同时,还发现较小的Dit对应较大的击穿场强．     

PZN-9PT单晶生长及电学性能研究

弛豫铁电单晶是目前电子材料研究的热点,而制备技术是解决该材料应用的关键.为了考察PZN-9PT晶体的生长形态、结构和性能,本文采用高温溶液法生长了PZN-9PT单晶,采用XRD表征了其相结构,采用相关电学性能测试方法表征了其介电、压电、电滞回线和机电耦合系数等电学性能.研究结果表明,采用高温溶液法可以制备出纯钙钛矿结构的PZN-9PT单晶,晶体呈淡黄色多面体形态,其三方-四方相转变温度为89℃,居里温度为175℃,[110]切型PZN-9PT单晶的压电常数为339 pC/N,矫顽场为8.7 kV/cm.     

超滤膜为分隔膜的双室微生物燃料电池的产电特性

针对分隔膜对微生物燃料电池产电特性的影响问题,采用截留分子质量(MWCO)分别为4 ku、10 ku、30 ku和100 ku的4种不同超滤膜(UF)作为分隔膜材料进行了基础研究.通过SEM观察,各反应器阳极表面附着形态相同的产电微生物.阶段运行结果表明:4种UF膜中库伦效率最大为4.15%,功率密度最大为113.3mW/m3,内阻随截留分子质量的增大依次为UF(4 ku)211Ω,UF(10 ku)297Ω,UF(30 ku)157Ω,UF(100ku)241Ω;产电结束后各超滤膜MFC的阳极室出水COD均低于80 mg/L,对COD去除率均达到85%以上,出水pH几乎保持不变;采用聚醚砜材质的UF膜(30 ku)功率密度最大,内阻最小,产电性能最为优良.     

静刚性分布的脉冲荷载作用下弹性半空间表面位移的计算

利用位移场的拉梅势分解方法,得到了位移势的波动方程,然后通过Hankel积分变换及傅里叶级数叠加方法,求得了静刚性分布的脉冲荷载作用下地基表面位移的解析表达式,并进行了数值运算．结果表明,本文的计算方法具有较好的实用价值．     

介电老化的动力学模型

提出了介电老化的动力学模型．该研究的主要结论是，在传导缺陷顶端的局部电场集中因子与传导缺陷长大速率之间存在一个幂指数定律关系．将该幂指数定律表示的传导缺陷长大速率公式应用于计算介电固体的寿命，从理论上自然地推导出了绝缘材料的经典电老化定律．所有结果是普适的，并和超薄氧化膜的实验资料相吻合．     

纳滤膜流动电位的研究

自行研发荷电纳滤膜的荷电性能测试装置，以不同浓度、不同成分的盐溶液为荷电纳滤膜表面流动电位的测量介质，研究了不同浓度、不同成分溶液在不同的压力条件下对纳滤膜表面流动电位测量的影响．研究认为，研制所得的荷电性能测试装置可以用来测试荷电膜的流动电位．一般情况下，对荷电纳滤膜测量，采用浓度为0．001mol／L的KCl溶液作为介质可得到稳定的测试结果、