高温高压下纳米金刚石粉的特性研究

 研究了炸药爆轰合成的纳米金刚石粉在高温（约1 600 K）、高压（5.2 GPa）条件下的行为。将纳米金刚石粉与粉末合金（Ni₇₀Mn₂₅Co₅、100^#）混合、压制成圆片,与合金片 （Ni₇₀Mn₂₅Co₅）和人造石墨片一起交替放入高温高压合成腔体内,进行高温高压实验。实验结果表明：在高温高压条件下,纳米金刚石粉不能长大,反而石墨化了;在相同的高压和保温时间条件下,随着温度的降低,纳米金刚石粉的石墨化程度减弱,纳米金刚石粉的纳米颗粒长大,可长成0.1 mm尺寸的金刚石颗粒（温度为1 070 K左右）。而在此条件下,人造石墨不能合成金刚石,一般金刚石晶体要变成石墨相。这进一步表明,纳米金刚石颗粒表面的活性使得它可以在较低的温度下长成较大颗粒的金刚石。     

类天然金刚石的高温高压合成研究

本文利用高温高压(HPHT)法分别合成出普通Ib型、高氮型和高氮含氢型金刚石单晶，然后对金刚石单晶进行高温高压退火处理成功制备出IaA型，IaAB型类天然金刚石大单晶. 详细研究了氮在不同退火温度下的聚集行为，及氢存在情况下C心氮的转化情况. 研究发现高氮型金刚石中氮的聚集行为直接受退火温度的影响，随着退火温度的上升，氮的聚集态转化率升高. 1850 ℃时氮的聚集态转化率达到100%，晶体颜色几乎为无色，红外吸收谱与天然IaA型钻石基本无差别. 氢的存在有利于氮原子从C心聚集到A心和B心. 退火高氮含氢晶体得到可与天然金刚石相媲美的IaAB型类天然金刚石. 此外，我们在较低压力2.5 GPa下对Ib型金刚石退火成功制备出IaA型金刚石.     

CoFe2O4纳米颗粒的结构、磁性以及离子迁移

聚乙烯醇(PVA)溶胶凝胶法制备出CoFe2O4纳米微粉,用X 射线衍射研究了铁氧体纳米颗粒的结构.测量了CoFe2O4纳米颗粒80-873 K的变温穆斯堡尔谱,发现纳米颗粒的磁转变温度范围为793-813 K,比块体材料的磁性转变温度要低.CoFe2O4纳米颗粒的德拜温度θA=674 K,θB=243 K,比块体材料要小.CoFe2O4纳米颗粒超精细场Hf随温度的变化符合T3/2+T5/2定理.当温度较高时,平均同质异能移IS随温度的升高而减小,并呈线性关系.     

CoFe2O4纳米颗粒的结构、磁性以及离子迁移

聚乙烯醇(PVA)溶胶凝胶法制备出CoFe₂O₄纳米微粉，用X射线衍射研究了铁氧体纳米颗粒的结构.测量了CoFe₂O₄纳米颗粒80—873 K的变温穆斯堡尔谱，发现纳米颗粒的磁转变温度范围为793—813 K，比块体材料的磁性转变温度要低.CoFe₂O₄纳米颗粒的德拜温度θ_A=674 K，θ_B=243 K，比块体材料要小.CoFe₂O₄纳米颗粒超精细场H_f随温度的变化符合T^3/2+T^5/2定理.当温度较高时，平均同质异能移IS随温度的升高而减小，并呈线性关系. 关键词： 纳米颗粒 磁性 穆斯堡尔谱     

国产六面顶压机多晶种法合成宝石级金刚石单晶

对国产六面顶压机平台下使用多晶种法合成宝石级金刚石单晶进行了系统的研究. 通过合理调整温度梯度法的合成腔体组装, 采用多晶种法, 探索多晶种法金刚石合成的压力和温度区间, 在单个合成腔体内放置3–5颗金刚石晶种, 成功合成出多颗(3–5)优质Ib型宝石级金刚石单晶. 多颗晶种的引入, 单次实验合成的多个金刚石晶体晶形及品质一致; 同时, 晶体的整体生长速度也有明显的增大. 多晶种法金刚石单晶合成的研究, 可以有效地利用腔体空间、提高单次金刚石单晶合成的效率, 解决压机大型化下高温高压资源利用率低的问题; 同时, 为宝石级金刚石单晶商业化生产提供重要的依据. 关键词： 金刚石 国产六面顶 多晶种 温度梯度法     

离子注入金红石单晶生成的金属Ni纳米晶的磁学性能研究

研究了能量为64keV、注量1×1017cm-2的Ni离子注入金红石TiO2单晶制备的植入金属纳米晶的微观结构和磁学性能。注入层的结构和磁学性能采用透射电子显微分析（TEM）和超导量子干涉磁强计（SQUID）进行分析。结果表明，金红石单晶中有尺寸为3～18nm的金属Ni纳米晶生成，注入区域基体明显非晶化。10K温度下金属Ni纳米晶的矫顽力约为16.8kA·m-1，比Ni块材的矫顽力大。样品的零场冷却/有场冷却（ZFC/FC）曲线表明，金属Ni纳米晶的截止温度约为85K。     

纳米颗粒与纳米块材摩尔定压热容的理论计算

探讨了纳米颗粒和纳米块材摩尔定压热容 C_P(T)的理论计算方法,提出了利用纳米颗粒的熔点数据来计算纳米颗粒的德拜(Debye)温度、体膨胀系数和C_P(T)的理论公式,以铜纳米颗粒为例,C_P(T)的理论计算值与实验值符合较好;提出了纳米块材的Debye温度随块材密度变化的关系式,随着块材密度减小,Debye温度降低;铜纳米块材C_P(T)的理论计算值与实验值也符合较好;纳米块材的体 关键词： 纳米颗粒 纳米块材 C_P(T)')" href="#">摩尔定压热容C_P(T) 德拜温度     

Ib型金刚石大单晶的限形生长

金刚石的限形生长有利于其后续加工.对于磨料级金刚石限形生长的研究已经比较透彻,但金刚石大单晶的限形生长尚缺乏全面系统的研究.本文以Fe Ni(64wt%:36wt%)合金为触媒,利用高温高压下的温度梯度法在5.6 GPa时对不同温度下分别沿(100)面和(111)面生长的Ib型金刚石大单晶的晶形进行了研究.研究表明:随着温度的升高,沿(100)晶面生长的金刚石大单晶的晶形分别为板状、塔状直至尖塔状,而沿(111)面生长的金刚石大单晶的晶形则分别为塔状和板状;分析了不同温度下分别沿(100)面和(111)面生长金刚石大单晶不同晶形高径比的变化情况.利用不同压力和温度下的金刚石大单晶合成实验绘制了沿(100)和(111)面生长金刚石大单晶的晶形在V形生长区域内的分布示意图,表明沿(111)面生长的金刚石大单晶V形区温度下限明显比以(100)面生长的高,而沿这两面生长金刚石大单晶的V形区温度上限差别并不明显.对不同生长面V形区温度上下限的差别进行了解释,据此实现了Ib型金刚石大单晶的限形生长.     

温度对Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)表面特征的影响

本文在5.6 GPa, 1250–1340 ℃的条件下, 利用温度梯度法, 以FeNiMnCo 合金为触媒, 沿籽晶的(100)晶面成功合成了不同晶形的优质Ib型和IIa型金刚石大单晶. 利用激光拉曼附件显微镜, 分别对上述不同温度下合成的两类金刚石样品上表面(100)面的中心区域及棱角区域进行观察分析. 研究发现, Ib型和IIa型金刚石大单晶(100)晶面上从中心到棱角处黑色纹路的分布逐渐变黑变密集; 另外, 随着金刚石合成温度的升高, Ib型金刚石大单晶(100)面上黑色纹路由稀疏逐渐变稠密, 而IIa型金刚石大单晶的黑色纹路较为稀疏; Ib型金刚石大单晶的形貌特征表现为从低温晶体的不规则分布过渡到中温、高温晶体的典型树枝状分布. IIa型金刚石大单晶(100)面特征随温度变化规律与Ib型的类似. 这两类金刚石大单晶表面特征的差异可能是由于IIa 型金刚石具有比Ib型更小的生长速度和更少的氮含量. 最后, 对两类塔状金刚石大单晶进行拉曼光谱测试分析, 结果表明IIa型金刚石大单晶的品质较Ib型金刚石大单晶好.     

压力对碳氢氧超临界流体中碳的溶解度的影响

 采用统计热力学方法，利用CHEQ程序对5.5～7.7 GPa的压力和1 000～2 900 K温度下碳加水体系中碳的溶解度进行了计算。重点研究了石墨和金刚石在水中溶解度差与压力的关系，得出如下结果：（1）在一定压力下，使石墨和金刚石在水中的溶解度之差ΔX(C)为正值的温度有确定的下限和上限。（2）在高温高压下，对每一个压力，石墨和金刚石在水中的溶解度之差ΔX(C)都有一个极大值。使ΔX(C)为极大值的温度随着压力的升高而增大，同时，溶解度差的极大值本身也随压力的升高而增大。     

Thermal expansion and mean-square displacements of metal and boron atoms in dysprosium diboride DyB<Subscript>2</Subscript>

Dysprosium diboride is investigated by x-ray diffraction in the temperature range 4.2–300 K. The data obtained are used to determine the (301) and (104) interplanar distances and the corresponding intensities of the x-ray reflections. The calculated linear and bulk thermal expansion coefficients of the DyB₂ compound are characterized by a pronounced anomaly in the temperature range corresponding to the magnetic transformation. The estimates of the mean-square displacements for the Dy and B atoms (calculated from the reflection intensities) are satisfactorily described by the Debye dependences with the characteristic temperatures θ_Dy = 210 K and θ_B = 800 K.     

Specific heat of the semiconducting layered compound SnSe2 at low temperatures

The specific heat of the layer compound semiconductor tin diselenide SnSe₂ has been measured in the temperature range from 2.7 to 280 K. In this range, the overall temperature dependence of the specific heat is dominated by the lattice contribution, which yields a limiting Debye characteristic temperature at absolute zero θ_D (0) = 140 ± 2K. The increase in the specific heat at low temperatures is more gradual than what would be expected for a simple Debye solid, and reflects the quasi-two dimensional layer structure of this compound.     

Thermodynamic properties of ZnSe under pressure and with variation in temperature

The thermodynamic properties of Zn Se are obtained by using quasi-harmonic Debye model embedded in Gibbscode for pressure range 0–10 GPa and for temperature range 0–1000 K. Helmholtz free energy, internal energy, entropy,Debye temperature, and specific heat are calculated. The thermal expansion coefficient along with Gruneisen parameter are also calculated at room temperature for the pressure range. It is found that internal energy is pressure dependent at low temperature, whereas entropy and Helmholtz free energy are pressure sensitive at high temperature. At ambient conditions,the obtained results are found to be in close agreement to available theoretical and experimental data.     

Thermal conductivity,heat capacity,and thermodynamic functions of the Bi<Subscript>4</Subscript>Ge<Subscript>3</Subscript>O<Subscript>12</Subscript> single crystal

The thermal conductivity and the heat capacity of a single crystal of bismuth orthogermanate Bi₄Ge₃O₁₂ have been experimentally investigated in the temperature ranges 50–300 and 56–300 K, respectively. The temperature dependences of the phonon mean free path, the characteristic Debye temperature, and the changes in the entropy and enthalpy have been calculated.     

非简谐振动对SiC类石墨烯热输运性质的影响

考虑到原子的非简谐振动,应用固体物理理论和方法,计算了SiC类石墨烯的简谐系数和非简谐系数,得到它的德拜温度、热容量和热导率等随温度的变化规律,探讨了原子非简谐振动对它的热输运性质的影响.结果表明:SiC类石墨烯的德拜温度随温度的升高而在117-126 K之间线性增大,定容比热随温度升高而非线性增大,热导率随温度升高而非线性减小,温度较低时变化较快,而温度较高时变化较慢,并随着温度升高而趋于常量;考虑到非简谐振动后,SiC类石墨烯的德拜温度、定容比热和热导率的值分别大于、小于和大于简谐近似的相应值,温度愈高,其差值愈大,即温度愈高,非简谐效应的影响愈显著;二维平面状的SiC类石墨烯的定容比热和热导率随温度的变化规律,与三维块状SiC晶体总体趋势相同,只是具体数值不同.     

Thermal conductivity of bismuth tellurite

This paper reports on the results of investigations of the thermal conductivity along the three crystallographic directions in bismuth tellurite crystals. It is found that bismuth tellurite exhibits a low thermal conductivity inherent in glasses and disordered solid solutions. At temperatures below the Debye temperature, the thermal conductivity coefficients depend on the temperature as \(\sqrt T \), which is characteristic of disordered solid solutions. The temperature dependence of the thermal conductivity of bismuth tellurite is calculated in the framework of the Debye model.     

常压下固态KNO2热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论结合准谐德拜模型研究常压下300~725 K间KNO₂立方结构的热力学性质,重点分析常压下定压热容、定容热容、熵、德拜温度、体膨胀系数、平衡体积和体弹模量随温度的变化.结果显示,常压下计算的定压热容随温度的变化与实验数据符合较好,而计算的熵与实验数据相差较大.计算得到KNO₂的平均体膨胀系数约为1.837 8×10^-5K^-1,常温下(300 K)KNO₂的德拜温度约为667.13K.     

The thermodynamic functions and the regions of (P,T)-states of dense carbon and boron nitride modifications

Abstract

For the first time the thermodynamic functions for boron nitride and carbon were defined in the temperature range 300 to 4000K by a computational procedure which was impossible in the previous empirical approach. This involved the application of the theoretical functions from Refs. 1, 2, and 3. There the temperature dependence of the heat capacity is characterized by a sum of two Debye functions that reflect the contribution of vibration modes of different characteristic temperature to the heat capacity. The above-mentioned theoretical functions make it possible to calculate the thermodynamic function without allowing for the anharmonic effect in the temperature range rather wider th-an the one wherein the initial experiments were conducted. It is sufficient for their computation to define Debye characteristic temperatures. One of the procedures of their calculation using experimental enthalpy data is described in Ref. 4. Besides, this work contains the majority of known experimental and theoretical data which enable various methods of the thermodynamic function characterizations for carbon and boron nitride to be compared.     

金红石→萤石TiO2相变的第一性原理计算

利用第一性原理平面波密度泛函理论并结合准谐德拜模型,对TiO₂从金红石结构到萤石结构的相变进行理论研究.依据焓相等原理,得到TiO₂从金红石结构到萤石结构的相变压强为45.32 GPa,并通过吉布斯能的计算发现相变压强随温度的增加而增加,运用拟合的方法估计实验条件下的相变压强(温度为1900-2100K时,P_t=47.604~47.756 GPa).运用等吉布斯能原理,得到零压下从金红石到萤石结构TiO₂的相变温度为2029 K.计算结果与实验及其他理论值相符,并通过准谐德拜模型成功获得相变前后的结构和热力学性质,如相对体积、热膨胀系数、热容和德拜温度等.     

MgO高温高压特性及相变的第一性原理研究

应用第一性原理密度泛函理论计算了MgO在零温(0K)下和0~200GPa静水压范围内的晶体结构和弹性模量,以及B1、B4和B8相结构的MgO的声速随压力的变化。利用准简谐近似下的Debye模型,通过拟合三阶Birch-Murnaghan物态方程模拟了高温效应并对三个相在高温高压下的相稳定性做了研究。本工作的计算结果与前人的理论和实验结果符合较好,说明第一性原理结合准简谐Debye模型能够比较准确的模拟矿物如MgO在高温高压下的热力学性质。