- 许西庆;郭旭森;王江林;王竖淮;赵瑞;王楠;
纳米非晶陶瓷由纳米级的非晶陶瓷颗粒以及颗粒之间的非晶界面构成,是利用高压环境(常温或高温)对非晶陶瓷纳米颗粒压制成型,使颗粒间的界面相互连接而成的一类新型陶瓷材料。相比于非晶颗粒区域,非晶界面具有更多的自由体积,其元素组成、键角和配位数也存在一定差异,这种结构使纳米非晶陶瓷表现出不同于传统玻璃和多晶陶瓷的独特性能。理论计算和实验研究均表明,纳米非晶陶瓷可以表现出特殊的塑性变形,对于解决陶瓷固有的脆性问题具有重要意义。鉴于纳米非晶陶瓷制备与表征的困难性,该领域研究较少且发展缓慢。文章综述了纳米非晶陶瓷的制备方法、微结构及其塑性变形研究现状,并对其未来趋势进行了展望。
2025年04期 v.61;No.437 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 3841K] - 祝汪阳;陈志武;王歆;卢振亚;
对0.875BaTiO_3-0.125Bi(Mg_(2/3)Nb_(1/3))陶瓷基体进行Ta~(5+)掺杂,以期提高其击穿场强。采用传统的固相烧结法制备了0.875BaTiO_3-0.125Bi(Mg_(2/3)(Nb_(1-x)Ta_x)_(1/3))系列陶瓷(缩写为0.875BT-0.125BMN_((1-x))T_x,x=0.0、0.1、0.2、0.3),研究了Ta~(5+)掺杂量对陶瓷的微观结构、介电性能以及储能性能的影响。结果表明:所有组分的陶瓷样品均为单一的钙钛矿结构,掺杂适量的Ta~(5+)能够提高陶瓷材料的晶粒均匀性,增大其击穿场强,显著提高其储能性能。在210 k V/cm电场下,在0.875BT-0.125BMN_(0.9)T_(0.1)陶瓷中获得了最佳的储能性能:W_(rec)=1.797 J/cm~3,η=70.3%。同时,0.875BT-0.125BMN_(0.9)T_(0.1)陶瓷具有良好的温度、频率以及循环稳定性,可作为低电场高储能密度介质陶瓷电容器的候选材料。
2025年04期 v.61;No.437 9-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 4773K] - 周毅;沈亚威;
利用固态反应烧结法制备了添加不同含量高熵组分的NaNbO_3基介电陶瓷材料,所选高熵组分为(Mg_(0.2)Ca_(0.2)Bi_(0.2)Na_(0.2)Ba_(0.2))TiO_3。利用XRD开展了物相结构分析,结果表明高熵组分较好地固溶进钙钛矿结构的主晶相NaNbO_3中。利用SEM分析陶瓷的微观形貌,表明高熵组分起到了细化晶粒的效果,但是当高熵组分含量超过0.3时晶粒会发生取向生长,形成棒状晶,使结构均匀化程度降低。介电常数与损耗随频率而降低,呈现MaxwellWagner型频谱特征。当高熵组分含量在0.2时,即0.8NaNbO_3-0.2 (Mg_(0.2)Ca_(0.2)Bi_(0.2)Na_(0.2)Ba_(0.2))TiO_3体系陶瓷中,获得了最高应用电场160 kV/cm、最高饱和极化强度13.3μC/cm~2、最低剩余极化强度1.5μC/cm~2、最高可释放能量密度0.85 J/cm~3、最大能量效率72.6%的最佳性能水平。
2025年04期 v.61;No.437 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 2632K] - 刘煜新;董伟霞;赵高凌;包启富;李萍;
亚稳相CaTi_2O_5作为新型光催化剂成为研究热点之一,研究其理论结构与光学性质为设计和研制新型高效光催化剂有较大的参考价值。本论文对N掺杂前后CaTi_2O_5进行了第一性原理计算,研究了其结构的稳定性、电子结构和光学性质。在此理论基础上,通过实验对其理论进行了验证,并阐述了N掺杂CaTi_2O_5的可见光催化增强机制。结果分析表明:与纯CaTi_2O_5相比,N掺杂进去后CaTi_2O_5形成能数值为负值,表明了N掺杂后CaTi_2O_5的状态处于稳定;N掺杂后CaTi_2O_5禁带宽度减小,其减小的数值为0.734 eV,表明了电子在从价带到导带跃迁过程中所需的总能量降低,N掺入后有效地扩大了CaTi_2O_5对可见光波段的响应范围。通过实验证实N掺入CaTi_2O_5后不仅拓宽了可见光波段的响应范围,而且表现出了优异的光催化活性。
2025年04期 v.61;No.437 24-30页 [查看摘要][在线阅读][下载 2918K] - 丰铭;吉国荣;高云峰;郝惠兰;田玉明;白频波;
以二级铝矾土为主要原料,粉煤灰为替代性原料,赤泥为添加剂,制备了低密高强的陶粒压裂支撑剂,并探究赤泥对支撑剂晶粒发育及性能的影响。通过XRD、SEM等表征手段及物理性能测试,研究了赤泥对铝矾土±粉煤灰系陶粒支撑剂显微结构及物理性能的影响。结果表明,适量赤泥的添加可明显促进莫来石晶体的发育,降低支撑剂的破碎率。此外,赤泥高温分解过程中的CO_2气体促使基体内闭气孔的产生,可降低支撑剂的体积密度和视密度。当赤泥的添加量为20 wt%时,所制备的支撑剂性能最佳,其体积密度为1.46 g/cm~3,视密度为2.59 g/cm~3,35 MPa破碎压力下的破碎率为7.5%,符合SY/T 5108—2014标准下低密度陶粒支撑剂的要求。
2025年04期 v.61;No.437 31-37页 [查看摘要][在线阅读][下载 2597K] - 周海静;曹玉霞;郭东洁;王兴涛;
采用高温固相法制备了Zn_(2-x)Si O_4∶x Eu~(3+)(x=4%、6%、8%、10%)发光粉体,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光分光光度计对粉体的显微结构、物相组成和发光性能进行了研究,并探讨了材料的发光机理。结果表明:所制备的粉体为层状结构,其物相组成为纯的Zn_2Si O_4晶体。在波长为465 nm的光激发下,发射光谱图中存在五个发射峰,分别对应着Eu~(3+)的~5D_0→~7F_0 (579 nm)、~5D_0→~7F_1 (592 nm)、~5D_0→~7F_2 (615 nm)、~5D_0→~7F_3 (653 nm)和~5D_0→~7F_4 (703 nm)能级跃迁,其中,在615 nm处的发射峰最强。随着Eu~(3+)掺杂浓度的增加,粉体发光强度先增大后减小,在Eu~(3+)掺量为8%时,粉体的发光强度取得最大值,Eu~(3+)和Eu~(3+)之间的能量传递方式为偶极±偶极相互作用。经计算,Zn_(2-x)Si O_4∶x Eu~(3+)(x=4%,6%,8%,10%)发光粉体的色温和颜色纯度均先增大后减小,当Eu~(3+)掺杂浓度为8%时,发光粉体的色温和颜色纯度均最高,粉体所发光为暖红光,颜色纯度最大为86.05%。
2025年04期 v.61;No.437 38-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 2536K]