铋层状无铅压电陶瓷的研究进展

铋层状结构无铅压电陶瓷因其居里温度高、介电常数低等特征受到广泛研究,其适合应用于高温、高频领域.本文介绍了铋层状压电材料的结构特点和分类,综述了近期国内外有关铋层状无铅压电陶瓷在制备技术和掺杂改性方面的研究进展.     

烧结温度对CaBi2Nb2O9超高温压电陶瓷结构及性能影响

采用传统固相合成法制备了铋层状结构CaBi2Nb2O9压电陶瓷,研究了烧结温度对样品相结构、微观形貌、密度和介电、铁电性能的影响。采用X射线衍射衍射仪、电子扫描电镜、拉曼光谱、介电温谱以及电滞回线对制备陶瓷样品进行表征分析和性能测试。结果表明:所有陶瓷样品的相组成均为纯铋层状结构,晶粒呈棒状,各向异性明显,随着烧结温度的升高,晶粒逐渐长大,陶瓷密度先变大后变小。固相法制备的CaBi2Nb2O9压电陶瓷的最佳烧结温度为1 150℃,介电温谱显示CaBi2Nb2O9陶瓷的居里温度为 943 ℃。     

溶胶凝胶合成铋层状BaBi4Ti4O15粉体的研究

以乙酸钡、硝酸铋、钛酸四丁酯为原料,通过溶胶凝胶法合成铋层状BaBi4Ti4O15粉体.研究了络合稳定剂、pH值对胶凝前驱体的影响.比较了溶胶凝胶法与传统熔盐法合成的BaBi4Ti4O15粉体结构、形貌的不同.结果表明,氨水为络合稳定剂时,可以抑制硝酸铋的水解.当pH值为4时,可以得到稳定的胶凝前驱体.溶胶凝胶法合成的BaBi4Ti4O15粉体与熔盐法合成粉体对比,合成温度为800℃,粒径较小约0.5～1μm,化学纯度高.     

磷生铁和钢爪尺寸对铝电解槽阳极物理场的影响

铝电解槽阳极中,磷生铁和钢爪起到热、电和结构连接的作用.采用数值模拟的方法,研究了磷生铁和钢爪的尺寸对阳极物理场的影响.基于ANSYS有限元软件,建立了三维热-电-应力耦合模型.考察了不同的钢爪直径和磷生铁厚度对阳极的热-电-应力分布的影响.结果表明,钢爪直径不变时,随着磷生铁厚度从12.5mm增加到32.5mm,阳极温度场和应力的变化可以忽略,而阳极电压降降低了17.7mV.在磷生铁厚度不变的情况下,当钢爪直径从135mm增加到175mm时,阳极钢爪、炭块和磷生铁的温度最高可以降低50℃,阳极电压降降低了26.4mV,而阳极炭块的受力增加了.     

钛酸铋系铁电薄膜的制备及研究进展

随着薄膜制备技术以及微电子集成技术的发展,钛酸铋系铁电材料在非易失性铁电随机存储器的应用方面已经展现了极其诱人的发展前景.介绍了无铅钛酸铋系铁电薄膜的研究现状,对目前钛酸铋薄膜最常用的几种主要的制备方法进行了评述,指出了钛酸铋研究中亟待解决的几个问题.     

Nd掺杂Bi4Ti3O12陶瓷的制备及其电性能

采用固相烧结法制备了Nd掺杂Bi4-xNdxTi3O12（％=0,0．25,0．5,0．75,1）层状铋系钙态矿无铅介电陶瓷。利用XRD、SEM和宽频IZR数字电桥测试手段研究了Nd掺量、烧结温度和保温时间对Bi4-xNdxTi3O12（BNT）陶瓷晶相、显微结构及介电性能的影响。研究表明,本实验中Nd的最佳质量掺量为0．75,最佳烧结温度为1050℃,保温时间为4h,BNT陶瓷具有良好的介电性能。     

铋层状与铌酸锂复合压电陶瓷传感器的温度特性

铋层状结构铁电体具有良好的机械性能和较高的居里温度Tc,因而被广泛用作高温传感器的敏感器件.高温压电传感器在核能、燃气轮机、航空、舰船发动机以及需要测量高温振动和压力的场合有着极大需求,但目前国内外用于这些领域的基于铋层状压电传感器在高温时的灵敏度与常温时比较,漂移率达到10%~20%,无法满足满温度范围内(-50~450℃)传感器的灵敏度温漂的要求(≤±5%).因此,本文研究了一种铋层状与铌酸锂复合的压电陶瓷传感器,进行了传感器温度特性理论分析,建立了相应数学模型,并进行实验验证.测试结果表明,这种新型复合式压电陶瓷传感器满温度量程灵敏度漂移小于±3%,具有优异的温度特性,无需采用软件修正测量偏差,能满足美国航空无线电技术委员会(RTCA)制定的DO160要求,可直接用于高温环境的温度精密测量.     

无铅压电陶瓷研究进展

无铅压电陶瓷的研究和开发是当前压电铁电材料领域的研究热点之一.综述了Bi0.5Na0.5TiO3基、K1-xNaxNbO3基、铋层状结构、钨青铜结构及BaTiO3基5类无铅压电陶瓷的研究进展,分析和评价了陶瓷体系、改性方法、制备工艺及陶瓷的压电铁电性能,重点讨论了Bi0.5Na0.5TiO3基与K1-xNaxNbO3基无铅压电陶瓷的体系构建、相变特性及电学性能的温度稳定性等关键科学和技术问题,并就无铅压电陶瓷今后的研究开发提出了几点建议.     

铋系层状铜氧化物微波吸收性能的等效电路理论分析

从铋系层状铜氧化物材料的结构出发，针对它沿C轴方向形成纳米级的导电层与介电层周期堆垛结构的特点，提出Bi系层状铜氧化物晶粒可以等效为一个LC振荡回路．并计算了它的振荡频率。发现振荡频率与材料的晶格参数及材料晶粒曲面的截面积有关。经计算振荡频率落在微波频段。从而预言此类材料可以作为微波吸收剂使用。并且提出通过控制晶粒尺寸可以调控中心吸收频率，通过控制晶粒尺寸分布来展宽吸收频带。     

路面层状结构低频介电增强特性

为减小因介电增强特性带来的路面检测误差,借助模拟路面层状结构的"双电层"模型,对路面层状结构的介电增强特性进行分析。通过Debye模型推导双电层模型介电常数计算公式,采用有限差分算法对模拟路面层状结构的双电层模型建模仿真;根据仿真结果,讨论了路面层状结构中电性参数对介电增强的影响,并基于电容器原理,设计了一款平行板电容器,在低频段对不同膜层的双电层模型进行测量。研究结果表明:双电层模拟的路面层状结构在低频段存在介电增强,其主要受界面层的电导率、厚度等参数影响;面层和基层材料的电性参数只影响路面层状结构的弛豫频率和时间,不影响介电增强;采用增大界面层电导率,限定界面层厚度的方法能减小路面检测中因界面层中各参数差异产生的介电增强,提高测量精度。     

锌铝水滑石的香豆素-3-甲酸和9-蒽甲酸共插层

以层状锌铝水滑石为主体，乙二醇为分散介质，通过离子交换法，成功地将一对具有给体-受体性质的生色团香豆素-3-甲酸(3-CCA)与9-蒽甲酸(9-ACA)共插入到层状锌铝水滑石层间。采用XRD、IR、TG-DTA等测试技术对共插层产物进行了结构表征，采用UV-visible吸收光谱和荧光光谱研究了产物的光谱特性。结果表明，由于给体-受体进入层间，不仅客体与主体层板存在静电力和氢键相互作用，而且在限域空间内存在客体之间的相互作用，从而产生了给体-受体间的能量转移。     

铋对阴极铜沉积微观结构的影响

文章用扫描电镜、Ｘ射线衍射仪、原子吸收光度计和Ｘ射线色散能谱等仪器，研究了含有铋离子的酸性硫酸铜电解液中阴极铜沉积的电结晶生长形态、结晶的晶面取向以及铜沉积层的化学组成。研究结果表明：６０℃时在通常的电解电流密度ｉ＝２００Ａ·ｍ－２下电解，铋不会在阴极沉积；铋离子对铜沉积层的晶面择优取向（２２０）基本不影响，高浓度铋离子存在于电解液中时对（２２０）晶面生长起促进作用，对其它晶面生长起较强的抑制作用；铋离子影响铜沉积的电结晶生长形态和铜沉积层的晶胞尺寸。     

电化学组装一维纳米线阵列温差电材料

低维温差电材料具有比块状温差电材料更高的优值,因而研制具有纳米线阵列结构的温差电材料对于提高材料的温差电转换效率具有重要意义.以具有纳米孔阵列结构的氧化铝多孔模板为阴极,在含有Bi 3、HTeO2 1的酸性溶液中,采用直流电沉积技术,通过在氧化铝多孔模板的纳米级微孔中沉积铋和碲,实现了一维纳米线阵列铋碲温差电材料的电化学组装.环境扫描电子显微镜(ESEM)和透射电子显微镜(TEM)的分折表明,电化学组装出的铋碲纳米线分布均匀,形状规则.铋碲纳米线的组成可方便地通过调整电沉积电位加以控制.     

层状二元CaAlNO3^- -LDHs的合成及晶体结构的研究

利用共沉淀法合成了层状二元CaAlNO-3-LDHs,并系统研究了产物的层状前体的合成条件、晶体结构组成和结构模型.     

地下三维体上电测深曲线规律

以均匀半空间中等轴状三维地质体为例,利用边界积分方程法对对称四极和温纳尔2种装置的电测深进行数值计算,并与相应解析表达式的计算结果进行对比;用数值模拟方法研究了均匀半空间中板状体的对称四极、温纳尔等装置电测深拟断面图"看得见但看不穿”的规律.研究结果表明温纳尔、偶极等测深装置不仅能"看到”而且能"看穿”地下三维体,而对称四极装置及交流电法中采用平面波场的CSAMT,AMT等观测方式通常只能"看到”但不能"看穿”三维异常体;在对称四极测深装置中心剖面上,根据水平板状体的规模及埋深等因素,可分别将其视为一维层状体或均匀半空间处理,这对野外实际工作具有指导意义.     

真空感应熔炼过程中微量Bi的挥发

研究表明，实验条件下向钢液中加入纯铋时铋的收得率为７．５４％。钢液中铋的军发过程受液／气界面的挥发反应及液相边界层中的扩散混合控制，共传质系数Ｋ２３在１０＾－２ｃｍ／ｓ数量级；实验得出了Ｋ２３值及钢液中铋浓度的经验计算公式；还探讨了熔渣覆盖对钢液中的铋挥发的影响。     

K0.5Bi4.5-xEuxTi4O15高温铋层状压电陶瓷光电性能研究

铋层状压电陶瓷具有较高的居里温度和良好的热稳定性,被广泛应用于高温、高频电子领域.本文采用传统固相合成法制备了K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)高温铋层状无铅压电陶瓷,并详细研究了Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)材料的结构与光电性能的影响.研究结果表明稀土Eu3+掺杂对K_(0.5)Bi_(4.5-x)Eu_xTi_4O_(15)陶瓷的相结构的影响不大:陶瓷均为均一致密的片层状结构.Eu3+掺杂一定程度上促进材料电性能的提高,当x=0.004时,陶瓷综合性能最佳:居里温度Tc=540℃、介电损耗tanδ=0.80%、压电系数d33=19pC/N及剩余极化强度2Pr=9.8μC/cm2.此外,掺杂后的陶瓷样品获得了光致发光性能,在526nm的蓝光激发下,样品呈现出明亮的橙红光.     

基于VTK和QT的层状地质体三维建模及可视化研究

地质体三维可视化是科学计算可视化研究领域的重要分支。如何把地下无法透视的构造信息,进行三维可视化,一直是地学领域的热点和难点之一。基于此,针对层状地质体的结构特征和三维建模方法进行了研究,在此基础上运用开源可视化工具包(VTK)和应用程序开发框架QT,完成对层状地质体的三维建模及可视化。最后结合兴城深部探测野外示范与实验基地的实际地震勘探数据,实现了对该区域的地质模型构建及立体展示。实践表明,使用VTK和QT作为层状地质体三维可视化的开发工具是可行的,完成了该区域6个地层地质体三维建模以及结合地震数据的综合三维可视化。     

竹城公路层状岩质边坡的稳定性研究

为了研究竹城公路层状岩质边坡的稳定性及防治措施,通过现场调查和赤平投影分析边坡潜在变形滑动机理;利用UDEC软件建立层状边坡数值计算模型,分析开挖过程中岩土体的变形情况;根据变形破坏模式提出层状岩质边坡的长短锚杆交替复合支护结构.研究结果表明:浅层滑动和楔形体滑动破坏是该公路边坡的主要破坏模式;开挖完毕后左侧边坡存在稳定性隐患;当边坡开挖到第4步时,将发生滑移破坏;长短锚杆交替复合支护结构充分利用了锚杆和岩土体的受力特性,有效加固了边坡.     

微波辅助水热合成高容量钼酸铋负极性能研究

通过水热合成法及微波辅助水热法制备出层状钼酸铋锂离子电池负极材料，利用X射线衍射、扫描电子显微镜、循环伏安及交流阻抗测试等对样品进行了形貌表征及电化学性能测试，并考察了其在电池中的循环稳定性.相比水热法，微波辅助水热法合成的钼酸铋电荷转移电阻减小且容量提升，在电流密度为15 mA/g时容量可达674 mAh/g,且循环后库仑效率接近90%.