聚丙烯腈基碳纤维原丝在纺丝过程中纳米孔变化规律与机理研究

应用小角X射线散射等方法, 系统、定量地测试表征了聚丙烯腈基碳纤维原丝中纳米孔的尺寸、形状、体积分数、单位体积中纳米孔绝对数量以及纤维总孔洞率等形态结构参量, 并对这些参量在水洗、水洗牵伸、热致密化、高压蒸汽牵伸及热稳定化等工艺过程中的变化规律及原因进行了研究. 结果表明, 纺丝过程中牵伸及高温热处理均可使纤维总孔洞率逐步下降. 纳米孔尺寸体积分数V_i测试表明, 对于小于10 nm³的小纳米孔和大于10³ nm³的较大纳米孔, 两者的V_i在纺丝初期水洗牵伸工艺中分别为0.217和0.369, 而在纺丝后期热稳定化处理后发生大幅度改变, 分别为0.948 与0.015. 其原因并不是在高压蒸汽牵伸及热稳定处理中较小纳米孔含量的增加, 而是较大纳米孔含量的大幅度减少. 纳米孔形状研究表明, 纺丝工艺中的多次牵伸处理均使纳米孔的长短轴比加大, 而大于玻璃化温度的热处理均使纳米孔长短轴比收缩, 并且对于较小纳米孔来说这种收缩更为显著.     

PAN预氧丝环化程度的定量表征

应用恒温定长方法制备聚丙烯腈(PAN)预氧丝, 并测量该预氧丝长周期多层结构的小角X射线衍射谱. 解析图谱发现, 经不同预氧化时间所得预氧丝的长周期L均为11.7 nm; 当预氧时间从20 min增加到210 min, 预氧丝中环化结构相的体积分数X0/L从7.9％增加到86.5％. 而应用广角X射线衍射法测得同批的预氧丝试样环化指数AI值则小很多. 因此, 用X0/L定量表征预氧丝环化程度更为严格准确.     

某些稀土氧化物的高温高压合成及其结构稳定性研究

 首次用高压高温方法，在3.2~4.0 GPa，1 000~1 300 ℃下，对CeO₂-R₂O₃（R=Eu，Gd），CeO₂-Tb₄O₁₁，Pr₆O₁₁-Tb₄O₇稀土氧化物进行合成实验，得到具有F型结构的CeEuO_3.5，CeGdO_3.5，CeTbO_3.5；B型结构的CeEuO₃，CeGdO₃，CeTbO₃，PrTbO₃和P型结构的PrTbO₃。PrTbO₃是迄今自然界尚未发现，文献未见报导过的新物质。对上面的产物和NdYbO₃、PrTmO₃，利用高、低温X射线衍射实验，检测了其结构的稳定性，结果指出：从300 ℃直到1 000 ℃，发生由B型CeRO_x向F型CeRO_x（R=Eu，Gd，Tb）、B型PrTbO₃向C型PrTbO₃的结构转变。F型CeRO_x属于氧缺位萤石型结构。     

碳纤维中的单层石墨物相及其对力学性能的影响

依据碳纤维中各种物相的X射线衍射特性, 确认PAN基碳纤维中除了乱层石墨微晶外, 还存在大量的单层六元环C原子层面物相, 建立起两种非完整结晶物相的定量分析方法. 实验结果表明, 随着退火温度由1350 ℃上升到2400 ℃, Tx-3高强型碳纤维中的单层石墨含量由59.6%下降到34.8%, 乱层石墨含量由40.4%上升为65.2%. 与此同时, 碳纤维的拉伸强度则由3.65 GPa下降到2.05 GPa, 而延伸率也由1.04%下降到0.58%. 并对PAN基碳纤维中单层石墨对其力学性能的影响也进行了初步的探讨.     

倒浮萍聚合物LB膜的有序－无序相变研究

倒浮萍聚合物ＬＢ膜的有序－无序相变研究李宏斌，张希，张瑞丰，赵冰，徐尉青，沈家骢，高忠民（吉林大学分子光谱与分子结构开放实验室、化学系，分析测试中心，长春，１３００２３）关键词聚合物ＬＢ膜，有序－无序相变，变温红外光谱，变温小角Ｘ光衍射ＬＢ膜的有序－...     

低温缓冲层对氧化锌薄膜质量的影响

利用金属有机化学气相沉积(MOCVD)法,在Si衬底上外延生长ZnO薄膜。为了改善氧化锌薄膜的质量,首先在Si衬底上生长低温ZnO缓冲层,然后再生长高质量的ZnO薄膜。通过XRD、SEM、光致发光(PL)光谱的实验研究,发现低温ZnO缓冲层可有效降低ZnO薄膜和Si衬底之间的晶格失配以及因热膨胀系数不同引起的晶格畸变。利用低温缓冲层生长的ZnO薄膜的(002)面衍射峰的强度要比直接在Si上生长的ZnO薄膜样品的高,并且衍射峰的半高宽也由0.21°减小到0.18°,同时有低温缓冲层的样品室温下的光致发光峰也有了明显的增高。这说明利用低温缓冲层生长的ZnO薄膜的结晶质量和光学性质都得到了明显改善。     

退火对ZnO薄膜质量的影响

用金属有机化学气相沉积法（MOCVD）在蓝宝石（0001）衬底上制备了c轴取向的高质量的ZnO薄膜,通过在生长温度下氧气和氮气中退火处理的比较,研究了退火对ZnO薄膜结构和发光特性的影响。通过X射线衍射测量得知,经过氮气和氧气退火都可以使其002峰增强,且在氧退火中表现得尤为明显。光致发光测量发现氮气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰明显增强,而深能级发光峰明显减弱;而氧气中退火的ZnO薄膜的紫外发光峰略有减弱,而深能级峰显著增强。     

Y_1Ba_2Cu_3O_(7-δ)的氧离子缺位数,氧空穴数变化与结构相变的关系

在空气、氮气、真空(10~(-3)乇)、氧气等气氛条件下,利用高温 X 射线动态跟踪法和 TG-DTA测定了 Y_1Ba_4Cu_3O_(7-δ)的结构和氧缺位量随温度的变化,注意到不同气氛对超导体中晶格氧和吸附氧的动态平衡的影响;测得氧缺位量δ与晶体结构转变之间的关系.根据文献[11]关于Cu-O 间电子转移的结论,计算出 Cu-O_2层中 O 的平均空穴数 n_h 与结构变化的对应关系.O≤δ≤0.25,0.25≥n_h≥0.125为正交超导相的稳定区,氧的空穴浓度为(1.44—0.72)x10~(21)/cm~30.25≤δ<0.5,0.125≥n_k>0为正交、四方相的转变过渡区;0.5≤δ≤1,n_h=0为四方非超导相的稳定区.因此,除了四方非超导结构区氧负离子取2价外,其它情况氧负离子也不总是取负2价.     

从晶体取向特点探讨ZnO薄膜的晶体不完整性

用MOCVD法在蓝宝石衬底上得到了ZnO(0002)膜, 并用XRD和SEM进行了表征. 结果表明， 薄膜中沿［0001］择优取向生长的柱状晶垂直于衬底表面, 晶柱之间存在着边界和间隙. X射线Ф扫描实验结果表明, 晶柱之间的取向偏差在3°~30°之间. X射线ω摇摆曲线和谱线宽度分析结果表明, 薄膜中的晶柱是由多个晶粒堆叠而成, 且晶粒之间的平均取向偏差也在2.6°以上. 实验结果表明, ZnO大失配度异质外延膜是c轴［0001］取向柱状多晶体, ZnO薄膜的结晶不完整性主要是由其柱状晶结构造成的.     

聚丙烯腈基碳纤维中微孔洞的一维多取向小角X射线散射研究

应用一维多取向小角X射线散射(SAXS)方法研究了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维中微孔洞的形态.结果表明,这些微孔洞沿纤维轴方向呈针状,并与纤维轴呈Φ=14°角的取向排列;微孔洞投影在碳纤维横截面上的平均半径R=1.14nm,投影在碳纤维轴向上的平均长度L=17.97nm.建立的一维多取向SAXS方法可以得到若干二维SAXS方法才能得到的微孔洞形态及分布信息等参数(如Φ和L),且在各种纤维的微孔洞或微纤维的表征方面具有一定的普适性.