不同镁盐对氧化镁晶须形貌的影响

为考察不同镁盐对氧化镁晶须形貌的影响，以3种镁盐为原料，碳酸钠为沉淀剂制备了不同形貌的氧化镁晶须。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜对产物进行了表征。结果表明，采用不同镁盐为原料虽均可得到纯相的氧化镁晶须，但以氯化镁为原料制备的晶须表面光滑，质量较高，而以硝酸镁和硫酸镁为原料制备的晶须表面较粗糙。研究发现，这些形貌上的差别主要是由于溶液中pH的差异而引起的。     

多尺度晶体材料的原位表征技术与计算模拟研究进展

大尺寸晶体材料是半导体、激光、通讯等领域的基础原料,大尺寸、高品质晶体材料的制备已成为制约相关行业发展的瓶颈。我国面临的“卡脖子”技术中大多与关键基础材料相关。大尺寸晶体材料制备理论与技术是我国新材料产业高质量发展的一个重要方面,也是提升相应高技术产业的基础,突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术是获得高品质大尺寸晶体材料的关键。探究并准确理解大尺寸晶体生长机理需要借助原位表征技术和多尺度计算模拟方法。单一的原位表征和模拟技术只能探究特定时间和空间范围内的结晶信息,为了准确反映结晶过程需要综合应用多种方法。本文综述了最新的多尺度晶体生长研究的原位表征方法、多尺度计算模拟技术以及机器学习方法,为发展结晶理论和控制晶体品质提供重要的实验和理论依据,并将为提升大尺寸晶体生长工艺的开发而服务。     

利用菱镁矿制备氧化镁晶须

从镁盐产品的开发和解决镁资源综合利用的角度出发，以菱镁矿制备的氧化镁浆液为主要原料，加入沉淀剂碳酸钠，在室温下得到氧化镁晶须的前驱物（碳酸镁晶须）。通过控制碳酸镁的分解条件保持晶须形状不被破坏，在煅烧情况下转变为氧化镁晶须。采用X射线衍射仪和扫描电子显微镜观察氧化镁晶须的结构和形貌，结果表明所制备的氧化镁晶须表面光滑，直径分布均匀，结晶良好。     

铌酸锂晶体的结构与性能关系研究

在实验测定的结晶学数据基础上,键价模型和化学键方法都被应用于定量或定性的研究铌酸锂晶体的物理性质,例如介电性质(包括折射指数n0和二阶非线性光学系数dij)、居里温度Tc和自发极化率Ps.在前期工作中提出的Nb5+位依赖Li+位敏感的模型已成功地应用于铌酸锂晶体多种物理性质的研究.结果显示,其物理性质对晶体组成有强烈的依赖性.＃Nb5+位对于铌酸锂晶体的机械性质具有很强的影响;而Li+位也与晶体的介电性质密切相关,同时Li+位也是对+1～+5价不同掺杂剂敏感的晶格位置.     

无机功能材料新工艺研究及其工业化前景

综述了一系列无机功能材料(如微/纳米金属氧化物、铌酸锂粉体、氧化锌及硫化锌、轻质氧化镁和铜基钼酸盐)的生产新工艺,例如离子交换技术、均匀沉淀技术等等.这些新工艺蕴涵着材料科技领域最前沿的研究方向和最有效的制备方法,具有极高的科技含量和技术创新性,在与传统制备工艺的比较中体现了新工艺的技术优势和良好的工业化前景,对上述材料的性质和应用也进行了详细的阐述.     

功能无机材料的化学键、形貌及光电性能研究

从化学键概念的提出、发展历史及其实际应用的角度出发,系统地总结了化学键概念在功能无机材料结构与性能关系研究中的重要应用,同时指出化学键概念为我们研究无机化学、材料化学、固体物理以及物理化学等相关学科的分支或交叉领域提供了很好的研究手段。详细总结了化学键与晶体中离子电负性的关系、化学键与晶体精确结构的验证、化学键与晶体的生长习性、化学键与晶体缺陷、化学键与晶体的倍频效应等方面的研究进展情况。在理论研究方面提出了描述晶体材料结构与光电性能关系规律的Phillips-Van Vechten-Levine-Xue键理论;建立了描述晶体材料微观生长机理的结晶生长化学键合理论;构建了一个新的离子电负性模型,并计算了周期表中82种元素不同价态和配位数的电负性值,是迄今为止最为全面的电负性标度。在实验研究方面获得了形貌可控的多种功能无机材料、球形的ZnS@ZnO壳核复合半导体材料,发明了一些简便可大规模生产精细镁盐产品的工艺技术(国家发明专利ZL 2005 l 0045724.9、ZL 2005 l 0045725.3)。宏观意义上的晶体结构是指晶体的格点和格点上的组成离子。晶体的结构与其宏观物理性质是密切相关的,能够深入地...     

大尺寸氧化物功能晶体的熔体结构研究进展

大尺寸功能晶体氧化物广泛应用于军事、高端制造、医疗等领域。熔体的结构和性质对于生长大尺寸高质量的功能晶体而言十分关键。本文综述了氧化铝、钇铝石榴石、铌酸锂等典型氧化物晶体的熔体结构特征。研究表明这几种熔体中都存在几种由金属阳离子与氧离子配位形成的不同多面体结构基元,这些结构基元的配位数、键长、空间结构以及各种基元数量的相对占比与晶体中的存在显著差异,并且结构基元的种类和占比与温度具有一定关联关系。在熔体中,这些结构基元相互连接形成网状结构,阴阳离子都可以作为节点在熔体中连接结构基元多面体。相变和熔体结构动态转变反映了晶体生长的热力学和动力学过程,揭示结构相变和熔体的结构演变动力学过程将有助于从深层次理解大尺寸晶体的实际生长机理。在生长界面处诱导形成特定熔体结构基元,构筑长程、均一的介尺度化学键合结构,有助于实现高品质大尺寸晶体生长。     

凝结时空精华,铸就序构材料,力促大尺寸功能晶体新发展

<正>中国科学技术协会发布的2021年重大科学问题、工程技术难题和产业技术问题,将“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”列为首要问题,位居十个对科学发展具有导向作用的前沿科学问题之首。这不仅对于进一步激发功能晶体材料领域研究人员的好奇心和自由探索热情,引领科技创新趋势和科研攻关方向,服务国家科技创新发展具有重要意义,而且将引导功能晶体材料领域广大科技工作者围绕问题开展原创性、引领性的科技攻关,     

稀土倍半氧化物晶体材料研究进展

稀土倍半氧化物晶体是一类非常适合用于超快激光增益介质、磁光介质的材料，人们对其研究始于20世纪20年代，其由于具有高热导率、宽荧光光谱、低声子能量等优点，至今仍然是先进材料领域的研究热点。“如何突破大尺寸晶体材料的制备理论和技术”位列2021年中国科协发布的十大前沿科学问题之首，这也明确了提高大尺寸晶体材料的制备技术是晶体商业应用的关键。材料的结晶本征属性及其晶体质量是多尺度水平上体系不同自由度相互耦合的结果，因此，开发高品质的稀土倍半氧化物材料需要从多尺度水平上研究体系中稀土离子键合、熔体结构演化、晶体生长等多层次多因素问题。本文聚焦在微观尺度上稀土离子电负性的强弱对熔体中阳离子配位数的影响、熔体结构的实验与模拟计算研究以及晶体生长等方面的最新进展。稀土倍半氧化物熔点高(≥2 400℃),限制了铱坩埚以及大多数熔体法生长技术的使用，导致英寸级稀土倍半氧化物晶体开发缓慢。采用助溶剂法、热交换法以及设计低熔点组分是制备大尺寸高质量稀土倍半氧化物晶体的研发重点。为了推动稀土倍半氧化物的商业化应用，揭示稀土离子配位结构、熔体结构演化、生长过程中的缺陷形成机制，开发大尺寸晶体生长技术是目前需要...     

介尺度设计功能新材料研究进展

随着材料多尺度问题的认识与提高，新材料设计的构效关系已经远远超越了结构-性能关联，而是往更加本质的体系自由度及其耦合机制方向深入拓展。新材料设计需要从材料的量子本质明确其性质来源。介尺度结构的动态演变过程表现出了丰富的量子效应，同时材料中的电荷、自旋、轨道、晶格、缺陷、掺杂等自由度及其耦合是材料丰富功能的本质起源。基于介尺度动态结构演变的思想，建立从“分立结构”到“动态结构”到“多尺度多层次结构”的新材料设计思路，基于多自由度耦合范式建立多自由度耦合、解耦的模型，定性、定量、定位地表达各种相互作用对功能材料性质的贡献，是实现功能新材料量子设计的有效途径。重点论述了介尺度设计功能新材料的最新研究进展，特别集中于团簇、量子点、量子材料、稀土基材料等介尺度调控及其特殊性能。