高压下单晶橄榄石的电导率

以圣卡洛斯(San Carlos)单晶橄榄石为研究对象,结合交流阻抗谱和金刚石对顶砧(DAC)技术,在300 K、0～19 GPa条件下对其电导率的各向异性进行系统研究。压力标定根据红宝石荧光谱线的漂移以及硅油的拉曼光谱。实验结果表明:在300 K、0～19 GPa条件下,橄榄石[100]方向上的电导率最大,从3.8×10~(-8) S/m增加到9.0×10~(-8)S/m,[010]与[001]方向上的电导率接近,约为[100]方向电导率的1/2～1/3;橄榄石电导率随着压力线性增加,其中[100]方向的电导率随着压力变化的斜率最大。在室温条件下,橄榄石主要的导电机制是小极化子导电,且具有负的活化体积。研究结果表明,在含水量较低的上地幔区域,随着深度增加,压力效应可能导致电导率横向和纵向的不均一性增强。     

高温高压下钠长石的阻抗谱实验研究

 在压力为1.0、2.0 GPa和温度为673～973 K条件下,采用交流阻抗谱法在YJ-3000t紧装式六面顶高压设备上原位测量了钠长石的电导率。实验结果表明：在实验的温度和压力范围内,钠长石的电导率在10^-3.0～10^-5.5 S/m变化;钠长石复阻抗的模和相角对频率有很强的依赖性;随着温度T升高,钠长石的电阻率迅速减小,电导率σ增大,并且lg σ与T^-1之间符合Arrhenius关系;在实验压力范围内,随着压力升高,钠长石的电导率降低。采用离子导电机制,对高温高压下钠长石的导电行为进行了合理解释。     

高温高压下β相硼的电导率测量

 硼在高压下具有复杂的结构和多样的物理性质,对其结构和性质的深入研究具有很重要的意义,一直引起理论和实验研究领域的关注。高压下进行电学性质测量是获得物质物理性质的有效手段,利用集成在金刚石对顶砧上的微电路,在高压下和两个不同温度范围内对β相硼进行了电导率测量,分析了导电机制随压力的变化规律。在0～28.1 GPa范围内,β相硼的电导率随着压力的增大是逐渐增大的,卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,是一个不可逆的变化过程;由室温到423 K的范围内,β硼的电导率随着温度的不断增加有明显的上升趋势,并且随着压力的升高,电导率变化逐渐加快。此外,对样品在14.5 GPa和18.6 GPa压力下,用溅射到金刚石对顶砧上的氧化铝薄膜做绝热层,对样品进行了激光加热实验,最高温度达到2 224 K,电导率随着温度的上升而增大,结果显示,β相硼的电学特征仍然属于半导体的特征范围内。     

含分散第二相粒子的离子导体AgI的电学性质

测量了纯AgI和AgI含分散第二相粒子(简称DSPP)η-Al₂O₃(0.05μm)和γ-Fe₂O₃(0.6μm)的电导率随成分和温度的变化。β-AgI的电导率随加入第二相粒子含量的增加而明显增加,大约在40—50mol％时电导出现极大值。室温下含DSPP的电导率比纯AgI增加二到三个数量级。含DSPP的α-AgI电导率降低,激活能增加。电导率测量和差热分析(DTA)表明第二相的加入明显地影响AgI从α相到β相的相转变温度,AgI(η-Al₂O₃,50mol％)α相到β相的转变温度比纯AgI低17℃。室温下对AgI(γ-Fe₂O₃,50mol％)的直流极化实验表明电子电导是n型导体,电子电导率与总电导率相比可以忽略。 关键词：     

高温高压下二辉橄榄岩的阻抗谱实验研究

 在1.0～4.0 GPa压力、1 073～1 573 K温度和10^-1～10⁷ Hz频率条件下,利用SARLTON-1260阻抗-增益/相位分析仪,就位测定了二辉橄榄岩的阻抗谱。实验结果表明：二辉橄榄岩的阻抗谱对频率具有很强的依赖性,并从阻抗谱的测试原理（颗粒内部、颗粒边缘、样品与电极间的导电机制）上做出了解释;温度是决定二辉橄榄岩电导率的一个重要物理参数,电导率随着温度的升高而增大,lg σ与1/T之间符合Arrenhius关系式;在高压实验中第一次将压力作为测量二辉橄榄岩电导率重要的约束因素,随着压力的增大,电阻率升高、电导率降低。     

PbTe纳米晶高压热电性能的研究

 利用自建的400 t四柱双缸液压机,研究了PbTe纳米晶在0~0.8 GPa压力范围内热电性能随压力的变化。实验结果表明：PbTe纳米晶电导率随压力的增加而增加,而热电动势随压力的增加而减小,两者随压力的变化具有可逆性;PbTe纳米晶具有极高的热电动势,在常压下达到565 μV/K,在0.8 GPa压力下,材料的电导率为常压下的4倍,热电动势仅降低20%,功率因子则达到常压下的3倍。研究表明,高压能显著提高PbTe纳米晶的热电性能。利用第一性原理计算了0.4~4.0 GPa压力范围内材料的简约费米能级,计算结果与实验结果相吻合。     

熊猫型保偏光纤光栅温度和压力传感特性的实验研究

对熊猫型保偏光纤光栅的传感特性进行了深入的实验研究,采用温箱和压力罐分别进行了温度和压力传感特性的实验研究.实验结果表明:在0～2.5 MPa的压强范围内,熊猫型保偏光纤光栅两个偏振方向上的压力敏感系数分别为0.004 88 nm/MPa和0.003 52 nm/MPa;在15～50 ℃的温度范围内,两个偏振方向上的温度敏感系数为0.01018 nm/℃和0.008 8 nm/℃.该光纤光栅两偏振态对温度和压力的不同敏感特性可用于解决光纤光栅的交叉敏感问题.     

高温高压下蛇纹岩电导率的初步研究

 在压力为2.0和4.0 GPa、温度为373～933 K的条件下,利用交流阻抗谱仪,在0.1～10⁶ Hz的频率范围内测量了蛇纹岩的电导率。实验结果表明：蛇纹岩的复阻抗对频率有明显的依赖性,电导率受温度的影响较大,压力对电导率的影响相对较弱;当温度为690～761 K时,蛇纹岩发生脱水,致使电导率发生突变;脱水前,蛇纹岩的活化能约为0.6 eV,脱水后则高达2 eV。根据测得的电导率和活化能,分析了蛇纹岩脱水前、后的微观导电机制。分析认为,脱水前蛇纹岩的微观导电机制可能与内部二价铁和三价铁之间的电子移动有关,脱水后则可能是离子导电。     

金纳米薄膜导电和导热性质的实验研究

由于尺寸效应和晶界效应的影响,纳米薄膜在导电和导热方面呈现出与体材料不同的性质.本文实验研究了不同厚度(20～54 nm)金薄膜在不同温度(100～340 K)的导电、导热性质.测量结果显示,薄膜的电导率和热导率比体材料小,洛伦兹数比体材料大,Wiedemann-Franz定律不再成立.随着厚度增加,薄膜的电导率,热导率和电阻温度系数都增加.薄膜热导率随温度变化趋势与体材料相反,随着温度升高而升高.电导率随温度变化趋势与体材料相同,随着温度升高而降低;但薄膜没有体材料对温度变化敏感,导致电阻温度系数下降.     

山东蒙阴金伯利岩中橄榄石的OH红外光谱研究

山东蒙阴金伯利岩中的橄榄石样品的OH红外光谱研究结果表明,在橄榄石的红外光谱图中,3 800～3 000 cm-1范围内共有60多个ν_OH吸收峰。其中3 800～3 710 cm-1范围内的ν_OH吸收峰主要是由空气中的水蒸气所引起的,并非橄榄石的本质或非本质ν_OH;3 710～3 620 cm-1范围内的ν_OH吸收峰主要归属于蛇纹石、滑石、含镁闪石三种含水蚀变矿物相,是橄榄石的非本质ν_OH。含水矿物相中的H主要是在金伯利岩浆后期侵位期间进入橄榄石的;3 620～3 425 cm-1范围内的ν_OH吸收峰源于H占据橄榄石结构中的Si空位后形成的硅镁石型缺陷,及(或)H占据橄榄石结构中的(Mg,Fe)等阳离子空位后形成的缺陷,因而是橄榄石的本质ν_OH。H主要是在地幔环境中,当橄榄石存在于高温的、富流体的金伯利岩浆中时进入橄榄石的;3 425～3 000 cm-1范围内的ν_OH吸收峰主要是由流体水分子所引起的,是橄榄石的非本质ν_OH。流体水可以在地幔环境中,也可以在金伯利岩浆后期侵位期间进入橄榄石。     

天然橄榄石单晶的压缩性北大核心CSCD

采用金刚石对顶砧高压装置和同步辐射X射线衍射技术,在常温下对两种天然橄榄石单晶(含铁的铁镁橄榄石(Mg_(1.83)Fe_(0.17))SiO_4和不含铁的纯镁橄榄石Mg_2SiO_4)进行了高压结构行为研究。实验结果表明,两种天然橄榄石单晶在最高压力为9.9GPa的条件下没有发生相变。采用二阶Birch-Murnaghan状态方程描述压力-晶胞体积(p-V)关系,获得了铁镁橄榄石和纯镁橄榄石在零压下的晶胞体积(0.292 9(3)、0.289 9(1)nm^3)和体积模量(140(3)、151(2)GPa)。两种镁橄榄石呈高度各向异性,轴压缩性表现为:b轴的压缩率最大,c轴次之,a轴的压缩率最小。随着铁组分的加入,橄榄石的体波速减小,两种橄榄石的体波速相差5.2%,该结果对于研究上地幔的物质构成和弹性波速具有一定的意义。     

月幔条件下水在橄榄石中扩散的实验研究

利用高温高压实验技术,对月幔条件下水在橄榄石中的扩散行为开展实验模拟研究,考察氧逸度、压力和温度对水沿橄榄石晶体不同晶轴扩散速率的影响。实验结果表明:在高氧逸度条件下水在橄榄石中的扩散速率比低氧逸度条件下更高;扩散速率与温度正相关,与压力负相关;水沿橄榄石[100]轴的扩散速率较高,沿[001]轴的扩散速率较低,且随着压力的升高,扩散的各向异性减弱。月幔条件下,即使未完全饱和时橄榄石中的羟基含量仍超过10-4,因此橄榄石可成为月球深部水的重要储库。通过对比岩浆上升及喷发速率与水在橄榄石熔体包裹体中的扩散速率可知,熔体包裹体在岩浆上升过程中不会出现水的丢失,而在岩浆喷发过程中极有可能由于扩散作用而丢失大量的水。因此,前人根据橄榄石熔体包裹体所推测的月幔水含量有可能仅是下限值。研究工作为准确推演月球演化历史提供基础科学依据。     

天然橄榄石单晶的压缩性

采用金刚石对顶砧高压装置和同步辐射X射线衍射技术,在常温下对两种天然橄榄石单晶(含铁的铁镁橄榄石(Mg_(1.83)Fe_(0.17))SiO_4和不含铁的纯镁橄榄石Mg_2SiO_4)进行了高压结构行为研究。实验结果表明,两种天然橄榄石单晶在最高压力为9.9GPa的条件下没有发生相变。采用二阶Birch-Murnaghan状态方程描述压力-晶胞体积(p-V)关系,获得了铁镁橄榄石和纯镁橄榄石在零压下的晶胞体积(0.292 9(3)、0.289 9(1)nm~3)和体积模量(140(3)、151(2)GPa)。两种镁橄榄石呈高度各向异性,轴压缩性表现为:b轴的压缩率最大,c轴次之,a轴的压缩率最小。随着铁组分的加入,橄榄石的体波速减小,两种橄榄石的体波速相差5.2%,该结果对于研究上地幔的物质构成和弹性波速具有一定的意义。     

Fe3O4/β-CD的高压电学性质研究

 高压下的电学性质测量是获得材料物理性质的有效手段。利用集成在金刚石对顶砧上的薄膜微电路,测量了高压下Fe₃O₄/β-CD（β-糊精）的电导率,并分析了电导率随压力的变化关系。在0～39.9 GPa范围内,Fe₃O₄/β-CD的电导率随压力的增加而逐渐增大,并呈半导体的特征;而在17.0 GPa处其电导率发生突变,表明样品发生了高压相变。在卸压过程中,电导率随压力的变化呈线性关系,并且卸压后样品的电导率不能回到最初的状态,推测这是一个不可逆的高压结构相变。     

1.0GPa下榴闪岩电导率的研究

在1.0GPa压力条件下,采用交流阻抗谱法在10-1~106 Hz频率范围内对陕西商南地区的榴闪岩样品进行了电阻抗测量。实验结果表明,榴闪岩的复阻抗对温度和频率表现出明显的依赖性。在给定温度下,复阻抗的模随频率的增大而减小,相角随频率的增大先减小后变大;在给定频率下,复阻抗的模随温度的升高而减小,相角随温度的升高而增大。榴闪岩电导率值的范围为10-6~1S/m,并且电导率与温度之间满足Arrhenius关系式。低温区活化焓约为33~58kJ/mol,高温区活化焓约为108~163kJ/mol。榴闪岩的导电机制可能是Fe2+与Fe3+之间的电子跳跃。     

压力对NH_4IO_3及其固溶体相变的影响

在流体静压力到10kbar范围内,采用DTA技术研究了压力对NH_4IO_3及其固溶体K_x(NH_4)_(1-x)IO_3的相变温度(T_c)的影响。实验结果表明,虽然固溶体的相变温度T_c随K~+组分的增加而减小,但是dT_c/dP值却同K~+组分无关。这意味着在压力下IO_3~-离子的伸长对T_c随压力增加起主要作用。     

离子液体[BMP][Tf2N]基本物性的实验研究

针对离子液体[BMP] [Tf_2N]的物性数据缺乏的问题,本文在101.325 KPa下对[BMP] [Tf_2N]在温度范围为278.15～338.15 K的黏度和温度范围为298.15～338.15 K的密度、电导率进行了实验测定,结果表明:黏度、密度和电导率均受温度的影响较大,当压力一定时,[BMP] [Tf_2N]的黏度、密度随温度的升高而减小;而电导率随温度的升高而增大;通过选择分别用Arrhenius方程、自然对数方程和VFT方程关联[BMP] [Tf_2N]的黏度、密度和电导率;结果表明:模型值与实验值的最大相对误差和平均相对误差分别是2.25%和0.94%;5.74%和5.399;4.41%和4.24%。     

PbMoO4原位高压拉曼光谱和电导率的研究

 钼酸铅（PbMoO₄）具有高的声光品质因数、低的声损耗、良好的声阻抗匹配等性质，被广泛应用于声光偏转器、调制器、可调滤光器、声表面波器件等各类声光器件，其优异的低温闪烁性能亦引起人们的注意，具有在核设备方面的应用潜力。为探讨其晶体结构和物理性质，在金刚石对顶砧上原位测量了PbMoO₄的拉曼光谱，并测量了其在几个不同压力点下电导率随温度的变化。实验发现，压力在12.5 GPa时，拉曼峰完全消失，说明压力在10.8～12.5 GPa之间PbMoO₄样品出现了非晶态转变。当从26.5 GPa卸压到9.4 GPa时，PbMoO₄的拉曼谱在低波数出现无序化，而在2.4 GPa压力下858 cm^-1峰又重新出现，说明样品结构由无序向晶化回复。压力在10.8 GPa以上时，电导率随着温度的增加而显著增加，且随着压力的增加也明显增加。     

镁合金的阻尼性能研究

本文对铸态纯镁及Mg-Zr合金的阻尼性能随Zr含量、频率、应变振幅和温度的变化进行了研究.结果表明,Zr含量对阻尼性能有较大影响.纯镁及Mg-Zr合金的内耗Q-1随着频率(3×10-3～5 Hz)的增加而下降,随着应变振幅的增加而增大,随着温度的升高而增大并出现内耗峰.     

镁橄榄石和顽辉石的高温高压合成

 用国产六面顶压机，在温度为1 000～1 500 ℃和压力为2～5 GPa的高温高压条件下，对氧化镁（MgO）和二氧化硅（SiO₂）混合粉末样品进行了处理。通过对所得产物的观察与X射线衍射分析结果表明，在较宽的压力范围内，可以得到镁橄榄石（Mg₂SiO₄）单晶体和顽辉石（MgSiO₃）单晶体。讨论了地幔物质镁橄榄石（Mg₂SiO₄）和顽辉石（MgSiO₃）的生成条件、生长特性及相变关系。