介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性

本文研究了硅橡胶介电弹性体复合材料的热力学和热机电稳定性.考虑温度、掺杂和电致伸缩变形的耦合影响,建立介电弹性体复合材料的介电常数模型,从而构建系统的电场能,基于此耦合发展的Ogden模型研究复合材料的热力学性能和热机电稳定性性能.结果表明,当电致伸缩系数减小,或材料常数比减小,或温度增加,或唯象学参数增加,或电致伸缩系数比增加时,介电弹性体临界名义电场增加,从而热力学系统的稳定性增强.这些结论对于硅橡胶纳米复合材料的设计和制备及其应用器件研究有巨大帮助.     

纳米WO3材料的制备及掺杂改性进展

纳米WO3是过渡金属化合物半导体,因其具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、气敏特性而得到广泛地应用和研究.通过不同的掺杂方法、掺杂物和合理的掺杂量可实现材料改性.本文结合近年来国内外相关文献,综述了纳米WO3材料的研究现状和进展,重点概述了纳米WO3基超细粉体和薄膜的常见制备方法(沉淀法、微乳液法、溅射镀膜法和溶胶-凝胶法)并对不同制备方法的优缺点进行比较;介绍了不同掺杂对纳米WO3基材料的改性进展,尤其是掺杂对WO3材料电致变色、气敏特性以及催化性能方面的影响及应用进行了较为详细的综述,WO3适度的掺杂提供了更多的电子(或空穴),提高了电导率,对WO3的性能产生影响;最后对纳米WO3材料的发展前景进行了展望.     

纳米WO3材料的制备及掺杂改性进展

纳米WO3是过渡金属化合物半导体,因其具有良好的电致变色、气致变色、光致变色、气敏特性而得到广泛地应用和研究。通过不同的掺杂方法、掺杂物和合理的掺杂量可实现材料改性。本文结合近年来国内外相关文献,综述了纳米WO3材料的研究现状和进展,重点概述了纳米WO3基超细粉体和薄膜的常见制备方法（沉淀法、微乳液法、溅射镀膜法和溶胶-凝胶法）并对不同制备方法的优缺点进行比较;介绍了不同掺杂对纳米WO3基材料的改性进展,尤其是掺杂对WO3材料电致变色、气敏特性以及催化性能方面的影响及应用进行了较为详细的综述,WO3适度的掺杂提供了更多的电子（或空穴）,提高了电导率,对WO3的性能产生影响;最后对纳米WO3材料的发展前景进行了展望。     

弛豫铁电多晶体的强场特性

本文介绍了弛豫铁电多晶体的研究、发展及其电致伸缩性质。论文中比较了三种典型铁电弛豫体:PMN—PT、PLZT和掺杂BT多晶材料的强电场特性。实验发现,当温度偏离T_(av)时,PLZT多晶体出现越来越强的电滞后现象,导致其微位移器件的回零复原温度特性变坏。用电学方法,在碱土金属离子B位掺杂的BT多晶体中可以观察到超顺电相的所谓微畴——宏观畴的场诱相变过程。作者指出,化学缺陷控制原理可用于调节电致伸缩材料的强场特性,控制器件的复原特性。     

锶掺杂的钛酸钡陶瓷制备及介电性能

钛酸钡作为一种高介电材料,在相变温度120℃附近具有较大的介电常数,为了更好应用于电子陶瓷材料中,需添加锶、锆、硅等掺杂物降低其相变温度至室温附近。本文用固相反应法制备了多种比例锶掺杂的钛酸钡陶瓷(Ba1-xSrxTiO3)。在不同频率下对其介电性能与相变温度做了对比研究。研究结果表明:一定比例锶掺杂能提高钛酸钡陶瓷的有效介电常数,同时随着掺杂比例增加可使相变温度向低温方向移动。x=0.3的锶掺杂比例使钛酸钡的相变温度移至室温附近,介电常数高于6000,满足了一般电容器的工作环境要求。     

硅衬底纳米钛酸钡湿敏元件特性分析

以硅片为衬底制作了纳米钛酸钡膜湿敏元件，用硬脂酸盐法合成纳米钛酸钡材料，丝网印刷法将纳米钛酸钡涂在硅衬底上制成电阻式湿敏元件，测试分析了元件的性能参数。结果表明，元件具有较高的灵敏度，元件阻抗和电容值随测试频率及相对湿度而变化，但基本不随测试电压变化，在1V、100Hz条件下，元件阻抗一相对湿度关系曲线的线性最好，由不同湿度的复阻抗平面特性曲线得到了材料感湿特性等效电路，讨论了材料的感湿机理，低湿时，材料本身颗粒电阻和电容及吸附的少量水共同起作用；高湿时，主要是吸附的水分子电离和极化起作用。     

电致动驱动器的变形量研究

用红外光谱、扫描电镜表征了介电弹性体VHB4910在不同预拉伸条件下的结构和形貌;用能谱分析了柔性电极导电膏中元素的种类和数量;在优化条件下由VHB4910和柔性电极制备了电致动驱动器,测试了其应变响应特性,并在柔性电极中加入0.3%的银粉进行相关对比实验.研究表明:VHB4910经等轴预拉伸后,材料表面更均匀,应变效果更好;在加压5 kV时,未添加银粉的柔性电极制作的电致动驱动器能产生更大变形量,为149.8%,推测其与"量子隧道效应"有关.     

磁致伸缩/压阻块状复合材料的磁阻性能研究

为了研究磁致伸缩/压阻块状复合材料的磁阻性能,采用Terfenol-D磁致伸缩材料和单晶硅压阻材料层状复合,制备了复合磁阻材料.使用霍尔测试系统在不同磁场下测试了因磁致伸缩材料形变而产生的应变传递给压阻材料、引起压阻材料体电阻率的变化.此外,为了测得更灵敏的体电阻率变化,在单晶硅片上溅射一层200 nm的钽薄膜,测试了因硅片的应变传递给钽薄膜时薄膜的电阻率变化.结果表明:1)采用Terfenol-D/单晶硅层状复合制备出的磁阻复合材料在0~0.40 T磁场变化时,电阻率变化为0.13%;2)采用Terfenol-D/单晶硅/钽薄膜层状复合制备出的磁阻复合材料在0~0.01 T磁场变化时,电阻率变化达到0.03%.结论:将磁致伸缩材料和压阻块材料复合在一起能成功制备出一种高性能的磁阻材料.     

回收废旧锂离子电池制备镧掺杂钴铁氧体

以废旧锂离子电池为原料,柠檬酸为凝胶剂,通过溶胶-凝胶自蔓延燃烧法制备出镧掺杂钴铁氧体,用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和磁致伸缩性能自动测量仪分析所制备样品的晶型、形貌、磁性和磁致伸缩性.结果表明,镧掺杂的钴铁氧体具有尖晶石结构,性能较纯钴铁氧体有所改变,随着La元素掺杂量的增加,样品的饱和磁化强度,磁致伸缩系数,应变导数逐渐减小.当掺杂量x=0.025时,应变导数在较低的磁场下取得最大值-1.18×10-9 m/A,这有利于氧化铁系的磁致伸缩材料在非接触式传感器和执行器方面的应用.     

超磁致伸缩材料的特性参数测量

超磁致伸缩材料（GMM）是一种新型的功能材料,其磁致伸缩系数与磁场强度、温度、压力等有关。以超磁致伸缩高速响应电磁阀的研究为背景,介绍超磁致伸缩材料特性参数的测量方法,及适用于超磁致伸缩材料特性参数测量的测试装置。     

Nd(OH)3-Co3O4-Nb2O5纳米复合掺杂和传统复合掺杂BaTiO3基陶瓷性能的对比研究

 制备了Nd(OH)₃,Co₃O₄和Nb₂O₅纳米粒子以及Nd(OH)₃-Co₃O₄-Nb₂O₅纳米复合掺杂和传统复合掺杂BaTiO₃基陶瓷,研究了掺杂剂的粒径对BaTiO₃基陶瓷的微观形貌和介电性能的影响,并对纳米掺杂和传统掺杂BaTiO₃基陶瓷的性能进行了比较.结果表明,掺杂剂的粒度对BaTiO₃基介电陶瓷的微观形貌和介电性能有较明显的影响,特别是纳米复合氧化物掺杂能够促进烧结中晶粒"芯-壳"结构的形成,能有效地抑制晶粒长大并形成细晶结构,从而显著地降低烧结温度,提高介电常数、降低介电损耗,改善BaTiO₃基陶瓷的温度稳定性.     

成坯压强对PZN 基陶瓷性能的影晌

用二次合成法制备了 0 .75Pb( Zn1/ 3 Nb2 / 3 ) O3 - 0 .1 5Ba Ti O3 - 0 .1 0 Pb Ti O3 固溶体陶瓷 ,并研究了成坯压强的变化对该类材料的密度、晶粒尺寸、介电性能和电致应变性能的影响 ,结果表明 :随着成坯压强的增加 ,陶瓷的密度有所增加 ,其介电性能和电致应变性能也得到了提高。     

TDI三聚体改性聚氨酯弹性体

通过TDI三聚反应生成异氰脲酸酯（IS）环,将其引入到聚氨酯弹性体（PUE）的大分子链中,考察其对PUE的热稳定性和力学性能的影响。DSC测试和TG测试结果表明：经TDI三聚体改性后,PUE的耐热性能提高;DMA测试表明：改性的PUE的内耗峰比未改性的宽,并且内耗峰值所对应的温度提高（由10℃提高到65℃）;力学性能测试结果表明：PUE的硬度、拉伸强度和扯断伸长率随TDI三聚体含量的增加有所下降,但撕裂强度提高（TDI三聚体质量分数20％时,PUE的撕裂强度比未改性的提高了14％）。     

Microstructure and mechanical properties of Cr doped WCoB based cermets by spark plasma sintering and first principle calculation

WCoB based cermet is a potential hard alloy to replace WC-Co cermets with high hardness and corrosion resistance. WCoB based cermets with different Cr doping contents were fabricated by spark plasma sintering in liquid phase sintering stage. The densification behavior, phase composition, microstructure and mechanical properties of Cr doped WCoB cermets were investigated by XRD, EDS and SEM. Due to the lower density of Cr,the density of WCoB cermets decreased with the increasing of Cr doping content. The phase composition consisted of Cr doped WCoB, unreacted W, Co–Cr binary binder phase. When the doping content exceeded11.736 wt%, the Cr enrichment zones appeared, which was harmful to the TRS. The increasing of Cr doping content contributed to the increase of unreacted W phases content and the formation of pores. The maximum value of Vickers hardness was 1751 Hv0.5 at 9.356 wt% Cr doping content. The variation trend was explained by first principle calculation, which is consistent with Hv-Zhou hardness model.     

施主杂质引入方式对BaTiO3材料PTCR效应的影响

采用了不同的施主掺杂方式，通过过剩施主的一次和二次掺杂材料的室温电阻率和PTCR效应的研究，从缺陷化学的角度，讨论了引入方式与施、受主相互补偿机制的关系和对材料电学性能的影响。     

纳米掺杂Ag/SnO2触头材料的制备及电弧侵蚀性能研究

以CuO和La2O3为掺杂剂,采用高能球磨法制备掺杂纳米SnO2粉体,再采用热挤压工艺制成银含量88%的纳米掺杂Ag/SnO2触头材料,利用扫描电子显微镜、电导率测试仪、显微硬度计对该触头材料进行了微观组织表征及性能测试,随后,利用该触头材料在10A交流电流条件下进行电弧侵蚀性能测试.结果表明,触头材料中氧化物在银基体上分布均匀;Ag/SnO2触头材料的密度、硬度和电导率分别为9.704 1g/cm^3,104.2和75;电弧烧蚀速率为103.65μg/C,并研究了熔层表面的微观组织结构.     

不同稀土元素掺杂钛酸钡能带结构与态密度的计算

采用基于密度泛函理论的第一性原理平面波超软赝势方法,研究了几种不同稀土元素La、Sm、Gd、Dy、Ho、Yb、Lu对BaTiO 3掺杂前后的能带结构和态密度,并且进行了分析。计算结果表明：与未进行掺杂的BaTiO 3结构相比,La、Sm、Gd、Dy、Ho、Lu六种掺杂体系费米能级穿过导带区,体系均呈现一定的导电性,而Yb的掺杂体系没有表现出明显的金属性。     

改性HTBN型聚氨酯弹性体的配方优化研究

以端羟基聚丁二烯—丙烯腈共聚物(HTBN)为软段、聚醚(酯)多元醇为改性剂,采用浇铸工艺制备聚氨酯弹性体(PUE)。研究了聚醚(酯)多元醇种类、分子量以及用量对PUE力学性能的影响,研究了二异氰酸酯、扩链剂种类对PUE力学性能的影响。实验结果表明:以HTBN与PTMG-1000混合物(质量比为1 1)为软段、PPDI为硬段、E-300作为扩链剂制备PUE,当预聚体NCO%为6.0%、NCO/NH2摩尔比为1.05,预聚体浇注固化后在115℃热处理2 h,得到的PUE力学性能最佳。PUE的拉伸强度为48.23 MPa、撕裂强度为165.26 N/mm、断裂伸长率为652.45%、硬度(邵氏A)为97。     

Y2O3掺杂对BaZrxTi1-xO3陶瓷介电性能的影响

研究BaZrxTi1-xO3 (x=0,0.1,0.2,0.3)陶瓷中掺杂0.1％(按物质的量计算,下同)Y2O3对铁电-顺电相变温度的影响.发现0.1％Y2O3的掺杂使BaTiO3的铁电-顺电相变的居里温度向高温偏移了约20℃,不同Zr含量的样品也发生了一定程度的高温偏移.在-40℃到140℃的测量温度范围内介电频率弥散现象极弱,峰值介电常数可以达到8000,损耗峰值为0.05以下.随Zr含量的增加,损耗峰快速移向低温.与文献报道的结果比较,证实Y以A位替代Ba为主.     

掺杂和应变对硅纳米线电子结构与光学性质的调制影响

为了研究掺杂和应变对[111]晶向硅纳米线的电子结构与光学性质的调制影响,基于密度泛函理论体系下的广义梯度近似(general gradient approximation,GGA),采用第一性原理方法开展了相关计算。能带计算表明：空位掺杂和元素掺杂均引入杂质能级,形成了N型和P型半导体材料。单轴应变则进一步减小了带隙,增强了掺杂硅纳米线的导电性,但由于应变也修饰了费米面附近能级的形貌,能带曲率突变影响了体系的导电性能。光学性质计算表明：相比于空位掺杂,元素掺杂更有效地改变了SiNWs的介电函数、吸收系数、折射率与反射率等光学参数,而单轴应变则削弱了元素掺杂的影响。拉应变提升了光吸收的范围和强度,尤其是可见光波段,使掺杂硅纳米线成为优质光伏材料,压应变则降低了对紫外光波段的吸收效率。在紫外区域,拉应变和压应变对掺杂硅纳米线的折射率与反射率的影响相反,在红外和可见光区域影响则一致。本文研究结果为基于应变和掺杂硅纳米线的光电器件设计与应用提供一定的理论参考。