硅灰石晶体在三元氧化物熔体中的生长行为研究（英文）

利用耦合FACTSage Toxide热力学数据库的定量相场模型,本研究模拟了硅灰石(CaSiO_3)在CaO-Al_2O_3-SiO_2体系中的恒温晶体生长过程,并研究了熔体组分和温度对CaSiO_3结晶过程的影响。结果表明,硅灰石的形貌主要由其表面能的各向异性所决定,而几乎不受界面动力学的各向异性所影响。此外,随着温度的降低,析出的硅灰石的生长方式由平面生长向枝晶生长方式转变,于此同时,更加精细的枝晶结构也逐渐呈现出来。模拟所得的枝晶生长速度和尖端半径与Ivanstov理论所得结果一致,和实验测得的数据也处于同一数量级。     

硅灰石表面改性及其在聚丙烯中的应用

采用硅烷对硅灰石进行了表面改性实验,将活化后的粉体加入聚丙烯材料中,研究了硅烷改性对聚丙烯/硅灰石复合材料性能的影响。通过对改性前后粉体吸油值及红外光谱分析以及对填充聚丙烯材料新鲜断面的扫描电镜分析,研究硅烷改性硅灰石的效果和改性机理。结果表明:硅烷偶联剂适宜用量为硅灰石质量的0.8%~1.2%,改性温度为80℃,时间为15~20 min。表面改性可以显著提高聚丙烯/硅灰石复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、热变形温度等性能指标。     

硅灰石表面无机改性及其在聚丙烯中的应用

采用非均匀成核法,通过在硅灰石表面包覆硅酸铝对硅灰石进行了无机改性。扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等测试表明,无机改性硅灰石颗粒表面粗糙,包覆着许多纳米硅酸铝粒子;通过BET比表面积分析仪测定,比表面积提高200%以上;红外光谱（FT-IR）测试表明,无机改性后硅灰石表面羟基增多;白度测试表明,无机改性硅灰石...     

空间与地面高温氧化物熔体中的温度分布

使用直径为2.5mm的铂坩埚，在地面和空间进行了四硼酸锂（LBO）晶体材料的融解结晶实验，测量了高温熔体内的温度分布，在简化条件下根据热传输方程和扩散方程求得的计算值与实验值基本一致，在地面熔体内温度分布的变化较大，在空间环境中熔体内温度分布趋于平稳，在两种状态下熔体内同一位置的温度偏差不超过8℃。     

二氧化硅/硅灰石复合颗粒的制备研究

以水玻璃为主要反应原料 ,利用无机化学沉积改性制备二氧化硅 /硅灰石矿物复合颗粒 ,并利用扫描电镜(SEM)与X荧光光谱分析及力学实验等测试方法表征了该实验的可行性并得出相应结论     

硅灰石填充保鲜膜的性能研究

为增加保鲜膜透气和透湿性能,以LLDPE/LDPE(质量比75∶25)为基材,以硅灰石为填料,制备了不同处理方式和不同添加量的硅灰石保鲜膜。结果表明:随着硅灰石添加量的增加,薄膜的拉伸强度和断裂伸长率逐渐降低,未经处理的硅灰石填充膜的透气和透湿量明显提高,经偶联剂和酸处理的硅灰石能很好地提高与树脂的相容性,薄膜的拉伸强度和断裂伸长率都高于未处理填充膜,且透气系数和透湿系数与空白膜相比也有明显改善。     

硅灰石分级技术研究

分别研究硅灰石的静态重力分级、逆流式重力分级和错流式重力分级。结果表明:静态重力分级把纤维状硅灰石的长径比分为2~5、6~17、18~28;球形硅灰石的粒径分为8~30、3 0~60、50~90μm;逆流式分级把纤维状硅灰石的长径比分为8~16、19~30,球形硅灰石的粒径分为16~22、70~100μm;错流式分级纤维状硅灰石随距进水口的距离的增加长径比先增大后减小,在70 cm处长径比达到最大32,球形硅灰石的粒径随距进水口的距离的增大而减小。     

三氧化二锑-硅灰石复合填料的制备及在聚丙烯中的填充性能

以硅灰石、三氧化二锑为主要原料,采用化学沉淀法在硅灰石表面包覆纳米三氧化二锑,制备一种无机复合型阻燃粉体材料,并用硅烷1113和硬脂酸对这种复合粉体进行表面改性后填充聚丙烯制备复合阻燃材料。采用扫描电镜、粒度仪、白度仪、X射线衍射等手段对改性粉体材料表面状况进行了表征,并检测了填充聚丙烯材料的力学性能、热学性能及垂直燃烧和水平燃烧阻燃性能。结果表明:硅灰石表面均匀的包覆了一层纳米三氧化二锑;其水平燃烧时间由90s降到30s,燃烧长度由75mm降到20mm,垂直燃烧时间由60s降到10s,由不具阻燃性升高到阻燃级别为V-2。     

氟化钙晶体的生长与缺陷研究

采用真空坩埚下降法在石墨坩埚中生长了大尺寸CaF2晶体.通过高温氟化获得无水高纯原料,自发成核发育籽晶,以＜2mm/h的生长速率,成功生长了直径170mm的CaF2晶体.研究了晶体的顶部析晶形貌、包裹体、解理等生长缺陷.     

硅灰石形貌和尺寸因素对PTFE复合材料摩擦学性能的影响

利用同种材质的硅灰石填料有着不同的形貌(纤维状和粒状)和尺寸(d=10μm～60μm;l=50μm～600μm)的特征,考察了填料的形貌和尺寸因素对聚四氟乙烯(PTFE)复合材料磨损性能的影响,并探讨了其影响机理。研究发现,在低载荷下,对于同样尺寸的填料,粒状填料比纤维状填料填充的PTFE复合材料有着更好的耐磨性;而对于纤维状填料,小尺寸填料填充的PTFE复合材料有着更加优越的耐磨性能。在高载荷下,情况则完全相反,此时大尺寸及纤维状填料填充的PTFE复合材料的耐磨性能更加优越。     

非离子表面活性剂对CaSiO3:Pb,Mn发光材料性能的影响

采用溶胶凝胶法制备了CaSiO3：Pb,Mn荧光粉,运用荧光光谱、DTA-TG、XRD、TEM等手段对其进行了表征.结果表明,在溶胶过程中分别加入三种非离子型表面活性剂ON70、TO8和XLS0后,样品荧光强度均增强,以XL80的效果为最佳.当V（XL80）：V（溶胶）的体积比为0.5：50时,所得样品荧光强度约为高温固相法样品的3倍,且粒子分散性好,选区电子衍射图出现单晶点阵排列,纳米晶平均粒径约150nm;当V（XL80）：V（溶胶）为1：50时,荧光粉粒子形貌呈现长短、宽窄不一的纳米棒状,电子衍射图呈现更规则有序的单晶点阵.     

硅酸铋(BSO)晶体的空间生长

BSO晶体首次在飞船上进行了空间晶体生长.本文对空间和地面生长的BSO晶体进行了X射线摇摆曲线、位错腐蚀和透过率的测试.实验结果表明:在微重力环境下能明显提高BSO晶体的光学质量.     

Cr3+:LiNbO3晶体生长和光谱特性的研究

采用提拉法从近化学计量比的熔体中生长出尺寸为φ20mm×60mm的优质LiNbO3Cr(CLN)晶体,其光学均匀度为7.05E-005.进行了吸收和荧光光谱的测定研究.吸收谱测试表明Cr3+离子在晶体中有两个宽且强的吸收带及两个微弱的吸收线,两宽带中心波长分别为481和657nm,对应于4A2→4T1和4A2→4T2两个具有相同的总自旋能级之间的跃迁,在4A2→4T2吸收宽带的长波边缘处有个很小的吸收峰,其波长为727nm,对应于4A2→2E(R线)的跃迁.荧光测试表明当激发波长为660nm时,CLN晶体荧光宽带和一个较弱的荧光线峰并存,宽带范围为800～982nm,峰值波长为870nm,对应于4T2→2E,4A2的联合能级跃迁,荧光线峰波长约为752nm,其强度较弱,相应于2E→4A2(零声子线)能级跃迁.计算了晶场强度和Racah参数,其Dq,B,G大小分别为1522.1、542.5和3218.7cm-1,Dq/B=2.81,晶体属于强场介质.研究表明,CLN晶体具备可调谐激光晶体的基本光谱要求,且有良好的物化性能,可以实现宽频带可调谐激光输出.又具有较大的倍频系数,有望实现410nm附近紫外的自倍频激光输出.     

基于RMV的CaSiO_3多孔介质热质传递机理研究

基于粗宏观表征体元RMV,建立了CaSiO3多孔介质"三箱"模型,即:黑箱模型、灰箱模型和白箱模型。推导了"三箱"传热物理模型下,导热系数计算的数学模型。数值计算了101.325 k Pa、400 K的过热水蒸气在CaSiO3粗宏观表征体元中传递时的导热系数。数值模拟了孔隙率为30%和70%的CaSiO3灰箱传热模型温度场分布。结果表明,导热系数随孔隙率增大而减小,导热系数随孔隙通道分布系数和迂曲度增大而增大。研究结果对CaSiO3多孔介质及其它功能材料多孔介质热质传递机理研究具有重要的理论价值和工程应用意义。     

磁场在晶体生长中的应用研究进展

综述了磁场影响晶体生长的两种机制,磁场的产生和构型,在半导体材料硅、砷化镓、磷化铟晶体生长中的应用,在蛋白质及氧化物晶体生长方面的新进展．     

In:Ga2O3氧化物半导体晶体的生长与性能研究

β-Ga₂O₃晶体是一种新型宽禁带氧化物半导体材料, 本征导电性差。为了在调控导电性能的同时兼顾高的透过率和结晶性能, 离子掺杂是一种有效的途径。采用光学浮区法生长出ϕ8 mm×50 mm蓝色透明In:Ga₂O₃晶体, 晶体具有较高的结晶完整性。In³⁺离子掺杂后, β-Ga₂O₃晶体在红外波段出现明显的自由载流子吸收, 热导率稍有减小。室温下, In:Ga₂O₃晶体的电导率和载流子浓度分别为4.94×10^-4 S/cm和1.005×10¹⁶ cm^-3, 其值高于β-Ga₂O₃晶体约1个数量级。In:Ga₂O₃晶体电学性能对热处理敏感, 1200℃空气气氛和氩气气氛退火后电导率降低。结果表明, In³⁺离子掺杂能够调控β-Ga₂O₃晶体的导电性能。     

移动加热器法晶体生长的研究

介绍了移动加热器法晶体生长的基本原理及其优缺点,报道了国内外最新研究进展,讨论了不同工艺参数,如磁场、加速坩埚旋转、重力、生长速度、温度等对THM生长晶体的影响,提出了提高THM生长晶体速度的设想,并就未来THM生长晶体的研究方法和发展趋势提出了自己的看法。     

Er3+掺杂弛豫铁电材料PMNT的单晶生长与性能表征

按照0.71Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.26PbTiO₃-0.03Pb(Er_1/2Nb_1/2)O₃化学式所示组分比例, 采用分步高温固相反应合成出Er³⁺掺杂PMNT多晶, 通过熔体坩埚下降法生长出尺寸φ25 mm×100 mm的Er³⁺掺杂PMNT晶体, Er³⁺离子以三元固溶体组元方式被掺杂进入钙钛矿相铁电体晶格; 测试了Er³⁺掺杂PMNT晶片的介电、压电与铁电性能以及上转换发光性能。结果表明, Er³⁺掺杂PMNT晶体呈现跟三方相纯PMNT晶体相近的介电、压电与铁电性能; 在980 nm激发光作用下, 该掺杂晶体呈现出Er³⁺离子特有的较强上转换荧光发射, 并且极化后掺杂晶体的上转换发光强度得到增强。     

磁场在晶体生长中的应用

针对磁场在晶体生长中的应用,综述了近年来该领域数值模拟和实验研究的进展,包括静态磁场和动态磁场的产生原理及其在晶体生长中的效应。分析了晶体生长过程中存在的主要流动。综述了晶体生长过程中磁场力对导电熔体对流、固液界面形貌和杂质分布的影响,重点分析了磁场在直拉法单晶硅和定向凝固法多晶硅生长过程中的应用,总结了该领域当前存在的问题及其发展趋势。     

直拉法硅单晶生长中断棱与掉苞问题的探讨

在直拉法硅单晶生长过程中,由于位错的产生经常会导致硅棒发生断棱与掉苞现象,严重影响了晶体硅和器件的性能,降低了硅太阳能电池的光电转换效率.为了分析该现象,借助于位错形成的理论,探讨了Φ203mm(100)硅棒发生断棱与掉苞的具体原因及应对措施.影响直拉法单晶硅棒发生断棱与掉苞的因素包括:熔体中过多的杂质,热场、机械传动装置及炉体的不稳定等.