BaCO3和TiO2粉末混合物冲击压缩性和BaTiO3冲击合成的实验研究

 利用高能炸药爆轰驱动冲击波、狭缝扫描闪光隙高速照相技术和阻抗匹配解原理，在10~100 GPa压力范围内，测量了BaCO₃和TiO₂粉末混合物的冲击绝热数据。同时，利用轴对称柱面和平面爆轰装置，进行了该混合物样品的冲击后回收实验和回收样品的X射线衍射分析，考察BaTiO₃的冲击合成。测量出的冲击绝热数据，以冲击波压力和比容平面上的结果为例，在约30和45 GPa两个压力值时，比容发生明显跃变。冲击绝热数据与回收样品X射线衍射分析结果相结合，判断出，这两个跃变分别对应于TiO₂从锐钛矿相转变到高压β-TiO₂相，BaCO₃与TiO₂开始急剧化学反应合成出BaTiO₃并放出CO₂。此外，在压力为10 GPa左右作回收实验，其回收样品的X射线衍射分析表明TiO₂由锐钛矿相完全转变为金红石相。     

下地幔温压下(Mg,Fe)SiO3钙钛矿的相稳定性——对冲击回收样品的微观分析

 在60~110 GPa冲击压力（估算温度为2 300~4 800 K）范围内进行了5发原始样品为(Mg_0.92,Fe_0.08)SiO₃顽火辉石的冲击压缩回收实验，对回收样品进行的X射线衍射（XRD）和红外吸收光谱（IR）分析结果表明：（1）回收样品的主相均是单链状结构硅酸盐，而非钙钛矿结构；（2）回收样品中均未观察到氧化物SiO₂和(Mg_0.92,Fe_0.08)O的XRD 和IR特征谱线；（3）回收样品的XRD、IR特征谱线变得简略，并发现了与原始样品有某些不同的特征谱线，随冲击压力增加，这种变化趋于明显；（4） 通过对比冲击压力在85 GPa以下和97 GPa以上回收样品的XRD、IR特征谱线，没有观察到明显的新谱线特征出现。结合先前的冲击Hugoniot状态方程实验数据分析，可以认为：在冲击压缩过程中样品处于钙钛矿结构，在冲击卸载过程中样品发生了由钙钛矿结构向单链状结构的逆转相变；特别是，在实验的温度压力范围内，不可能发生由(Mg_0.92,Fe_0.08)SiO₃向SiO₂和(Mg_0.92,Fe_0.08)O的化学分解相变，顽火辉石的高压相——钙钛矿结构是稳定的。回收样品和原始样品的谱线差异可能对应于高压加载或卸载过程引起的某种晶格畸变，而高压加载导致钙钛矿型顽火辉石晶格畸变的可能性更大。这一结果将对下地幔矿物学模型的建立和下地幔地震波探测结果的解释提供基础物理依据。     

高温高压下CeTbO3合成过程中电阻的动态测试研究

 在0.5 GPa、4.0 GPa的压力下，从室温到800 ℃的温度范围内测量了氧化物CeTbO₃、单稀土氧化物Tb₄O₇、CeO₂和摩尔比维4∶1配比的混合物CeO₂+Tb₄O₇等的电阻随温度变化关系。对这四种物质均反映出电阻随温度增加而减小的半导体特征。在压力维0.5 GPa，温度高于600 ℃时发现了混合物CeO₂+Tb₄O₇、氧化物Tb₄O₇中电阻变化的起伏。X射线衍射谱表明，对应这一电阻变化，在结构上出现了变化。结果分析表明，这一变化与Tb⁴⁺→Tb³⁺的价态变化密切相联。     

块状密实铁/蓝宝石界面的冲击温度测量

 利用二级轻气炮技术并结合对称碰撞方法对铁样品进行了冲击加载,通过测量铁/蓝宝石的界面光谱辐射亮度获得该界面的冲击温度。实验中,采用了新的样品/窗口界面制备途径和更加可靠的高温计标定方法,有效地消除了直接接触界面的“尖峰”辐射现象,观测到了Fe/Al₂O₃接触界面的稳定辐射。实验结果表明,在164 GPa冲击压力下Fe/Al₂O₃的界面温度为（3 950±180） K。     

2.0~5.5 GPa压力下合成的SiO2玻璃

 在温度为355～445 ℃、压力为2.0～5.5 GPa条件下，用光谱纯SiO₂合成了一系列SiO₂玻璃，它们的红外光谱谱带特征与高密度石英玻璃相似。SiO₂玻璃和高密度石英玻璃的折光率与压力的对数之间呈线性关系。SiO₂玻璃中含有少量的水，并且以OH^-离子的形式存在。可能正是由于少量的水对SiO₂的非晶化起了重要作用。     

MnF2的高压Raman光谱研究

 本文首次报道了在0~3.21 GPa压力范围内MnF₂的高压Raman光谱，结果表明压力在1.32 GPa附近，MnF₂发生了一次结构相变，晶胞中氟原子构成的八面体没有解体。在3.21 GPa下，Raman谱带消失，表明又有一次结构相变发生。     

巨磁阻材料Sr2CrWO6高压下的结构稳定性和电学特性

 采用金刚石压砧高压装置，研究了双钙钛矿结构化合物Sr₂CrWO₆在室温下、34.5 GPa压力内的同步辐射X射线衍射谱，发现在9.6 GPa的压力点样品的结构有所变化。结合室温下20 GPa内电阻和电容随压力的变化，证明样品在9 GPa附近发生了晶体结构相变，而在2~5 GPa的压力范围内样品发生了电子结构相变。     

压力对HgBa2Ca2Cu3O8+y超导转变温度的影响

 利用低温超高压装置，测量了Hg系样品HgBa₂Ca₂Cu₃O_8+y（Hg-1223）超导转变温度T_c在压力作用下的增强效应。压力最高达7.8 GPa，超导起始转变温度常压下为130 K，加压到5.4 GPa时获得最高温度为140 K。在5.4 GPa以下获得dT_c/dp为1.85 K/GPa。用压力作用下氧原子位置的改变使载流子浓度提高和CuO₂面间的耦合作用来解释高温超导的压力效应。     

顽火辉石(Mg0.92,Fe0.08)SiO3的冲击相变和高压状态方程及其地球物理意义

 用阻抗匹配法和电探针技术在48~140 GPa冲击压力范围内对化学组分为(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃、初始密度为3.06 g/cm³的天然顽火辉石进行了冲击压缩实验。根据本工作13发实验数据，结合McQueen等人的数据可以看出，(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃顽火辉石在冲击压缩过程中，大约经历三个明显区域：低压相区，压力范围为0~40 GPa；混合相区，压力范围为40～67 GPa；高压相区，压力范围为68～140 GPa。在低压相区，D-u关系已由McQueen给出；而在高压相区（68～140 GPa），可由本实验数据得到。由叠加原理计算得到的混合物(Mg_0.92, Fe_0.08)O(Mw)+SiO₂(St)的D-u关系及p-ρ关系曲线明显偏离了实验数据的拟合曲线，从而排除了在高达140 GPa冲击压力下，钙钛矿结构的(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃发生向氧化物化学分解相变的可能性。对高压相区的实验数据进行拟合，可以得到(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿的Grüneisen参数γ。通过三阶Birch-Murnaghan有限应变状态方程，由冲击波实验数据得到了零压等熵体积模量K_0S=259.6(9) GPa及其对压力的一阶偏导数K′_0S=4.20(5)，其ρ₀=4.19 g/cm³。(Mg_0.92, Fe_0.08)SiO₃钙钛矿冲击压缩下的密度数据与PREM密度剖面吻合很好，支持钙钛矿为主要成分的下地幔模型。     

液态CO2高温高密度状态方程研究

 利用二级轻气炮作冲击加载手段，采用自己建立的低温靶，比较系统地研究了液态CO₂的冲击压缩行为。在20～60 GPa压力区获得六个新的Hugoniot数据点。根据这些实验点，采用液体统计力学理论和化学平衡方法，重新优化获得一组CO₂－CO₂，CO₂－O，CO－O作用势参数。分析表明，引起体系在25 GPa以上区域冲击软化现象的主要机制是CO₂离解反应，CO₂—→CO+O。     

氧化硅（Si3N4）—稀土氧化物陶瓷的超高压烧结研究

 在5~7 GPa，600~1 800 ℃的压力-温度范围内对组份为氧化硅-稀土氧化物微粉混合物（3α-Si₃N₄+0.5La₂O₃+0.5Pr₆O₁₁（mol.%））的烧结产物进行了研究。所得结果表明其成相规律与Sialon体系在高温高压下烧结时不同。在直到5 GPa的高压下，α-Si₃N₄表现出相当高的稳定性，并不转变成β相。当烧结温度低于1 600 ℃时，烧结体仍然由以α-Si₃N₄为基础的固溶体及稀土氧化物组成，而后者则表现出一系列相变化。当压力超过6 GPa、温度高于1 600 ℃时，物料烧结成一个新的单相高压结构ReSi₃O₂N₄。其衍射数据可以用一个正交点阵来拟合。其晶格参数为：a=1.298 3 nm，b=0.814 0 nm，c=0.428 5 nm。     

β-BaB2O4晶体高压相变的X光衍射研究

 我们用金刚石压砧装置（DAC）高压X射线粉末衍射照相方法，研究了β-BaB₂O₄晶体的相变。压力从0.1 MPa逐步加至17.6 GPa，发现BBO由室温下的六方相经历了若干次相变后，当压力加至11.5 GPa时，转变为无定形相。在11.5 GPa压力前的相变是可逆的，一旦进入无定形相，则相变是不可逆的。     

液态N2、CO冲击压缩特性研究

 介绍利用液氮致冷技术实现低温靶的冷却及样品气体的液化,并通过二级轻气炮对液态气体加载进行平面冲击压缩,实验分别测得10～57 GPa一次冲击压缩下液氮和液态CO的Hugoniot关系数据。这些实验数据结果显示,33 GPa以上比其以下更容易压缩,这种现象本质是氮发生离解相变消耗内能的一种表现形势。液态在20 GPa以下表现为一种稳定的压缩过程,而在其以上则伴随有较为复杂的化学反应现象产生。此外,实验研究还发现,20 GPa以下N₂和CO两种分子液体的冲击压缩特性非常相似。     

氧化镍（绿镍矿）等温压缩及高压相变研究

 本文采用DAC（金刚石压砧高压腔）装置，对氧化镍进行了静水压、非静水压、电导率测量等系统高压实验，获取了氧化镍等温压缩、高压相变及电导率压力效应的新结果，并在实验数据的基础上，对其高压相变与电性及磁性变化关系及体弹性模量作了分析讨论。     

高压下β-FeOOH纳米固体结构转变的研究

 以化学水解法合成的β-FeOOH纳米微粉（平均粒径在12 nm左右）为原料，分别在0.0~4.5 GPa和200~350 ℃的压力和温度范围进行冷压和热压处理。实验结果表明，冷压对β-FeOOH纳米固体的结构没有明显影响，但却使它的热致相变（从β-FeOOH相到α-Fe₂O₃相）温度从常压下的203.8 ℃提高到4.5 GPa压力下的274 ℃，接近常规体相材料的相变温度。而在一定的热压条件处理下，首次发现了从β-FeOOH相到α-FeOOH相的结构转变，并在4.5 GPa、200 ℃的热压条件下得到了转变过程中的一个新的亚稳相。从压力和温度对纳米微粒的作用角度，对上述实验结果进行了讨论。     

一种含SiO2氧化物玻璃的晶化温度-压力依赖关系

 本文应用DTA及X射线衍射法在常压及高压下对一种含SiO₂的锂离子导体玻璃0.3Li₂O-0.67SiO₂-0.03V₂O₅加热时的晶化行为进行了研究。该氧化物玻璃的晶化过程分两个阶段。在常压下，第一晶化过程发生在560 ℃附近，析出相为Li₂O·2SiO₂。对应的晶化温度T_x1随压力的升高发生了急剧的变化。从常压到0.3 GPa，T_x1从560 ℃升高到620 ℃；继续升压时T_x1突然下降，并在0.4 GPa处跌到528 ℃，呈现一个陡峭的峰值。0.4 GPa以上，T_x1随压力的变化则呈常规行为，比较平稳地，大致线性地升高，一直到最高测定压力2 GPa。 本文最后对这些行为的可能原因进行了讨论。     

偏硼酸钡低温相晶体在高压下的电学性质与相变

 在金刚石压砧装置上，采用电容和电阻测量方法研究了偏硼酸钡低温相晶体（β-BaB₂O₄）在室温下和16 GPa内的电容、电阻与压力的关系。实验结果表明，它的电容在2.1、4.6、6.4、8、9.5、10.7 GPa左右都有一个突变。这说明β-BaB₂O₄内部的结构状态在这些压力下都发生了变化，可能发生了相变。还发现β-BaB₂O₄样品在较高压力下已发生了非晶化转变，而且是不可逆的，在卸压后被保留下来。这个非晶化转变的压力大约在11~12 GPa。     

Mechanical Properties and Electronic Structures of Cotunnite TiO2

Based on the first-principles plane-wave basis pseudopotential calculations, we investigate mechanical properties and electronic structures of the hardest known oxide, cotunnite TiO2. The calculated results show that cotunnite TiO2 has the highest bulk modulus （348 GPa） and hardness （32 GPa） among the high-pressure phases of TiO2, but its mechanical properties are not superior to those of c-BN. Moreover, the high hardness of cotunnite TiO2 can be understood from both the dense crystal structure （high valence electron density and short bond lengths） and the unusual mixtures of covalent and ionic bonding of Ti-O.     

斜锆石（ZrO2）高温高压相变的Raman光谱研究

 以Ar作压力介质，在0~23 GPa压力范围内，利用金刚石压腔装置（DAC）和激光加温技术，采用显微拉曼光谱进行原位测试，对处于准静水压力条件下的斜锆石开展高温高压相变研究。研究结果表明：室温下斜锆石ZrO₂于3.4 GPa时开始发生相变，到10.4 GPa时其明显转变成一个空间群为Pbca的斜方相。此新相随着压力升高，直到15.3 GPa，仍稳定存在。通过研究，首次获得了Pbca相的拉曼谱图。随后在15.3 GPa压力下进行了激光加温后淬火，结果发现，加热前的Pbca相又转变成了空间群为Pnam的PbCl₂结构类型的高压相，该相直到实验最高压力23 GPa仍稳定存在。