Di-Ab-An、Q-Lc体系非平衡结晶及枝晶结晶学方向测试研究

本文对两个典型的硅酸盐体系:Di(透辉石)-Ab(钠长石)-An(钙长石)体系和Q(石英)-Lc(白榴石)体中结晶物相系进行了枝状形貌、枝体结晶学方向测试及结晶能力方面的研究.通过偏光显微镜(PL)、扫描电镜(SEM)观察发现:透辉石、低鳞石英、α-方石英都发育为枝晶,而斜长石发育成放射状球粒晶和针状晶体.通过电子背散射衍射(EBSD)测试确定出透辉石是沿<001>方向发育成枝晶的主干、低鳞石英是沿<100>和<010>方向发育成枝晶主干、α-方石英是沿两个<100>方向发育成枝晶的主干.并发现两个体系在相同降温速度下的结晶能力不同.     

K2SO4晶体枝状形貌及结晶学模型

生长了具有枝状形貌的K2SO4晶体.基于单偏光显微镜下的形貌观察和背散射电子衍射分析,测定了枝晶的生长方向,建立了K2SO4晶体枝状形貌的结晶学模型.研究表明,K2SO4晶体的生长方向为[111]方向和[(1)-(1)1]方向,且两者夹角为114.4°;发育的晶面为(1(1)0)面,是由[111]晶向和[(1)-(1)-1]晶向组成的晶面.K2SO4枝晶具有两种生长模型,当其作为单枝生长时,一个< 111>方向的枝体连续发育做主枝,另一个<111>方向的枝体不连续发育作为侧枝;当其多枝同时生长时,<111>方向既可作为一个主枝,又可以作为其它主枝的一个侧枝.两种模型均指示出了K2SO4枝晶生长的不对称性.该研究揭示了结晶学方向在枝晶形成过程中的控制作用.     

NaCl枝状形貌的制备及生长机理探讨

采用溶剂蒸发法,在不同的条件下分别获得了具有四次对称和二次对称的Na Cl枝晶、"Z"字形枝蔓晶以及主要由枝晶呈放射状分布的球粒晶。借助于X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜以及电子背散射衍射仪(EBSD),对Na Cl枝状形貌进行了测试分析。结果表明,Na Cl球粒晶主要由主干沿着<111>方向生长的一系列枝晶组成。Na Cl晶体(111)面网由同号离子组成,且钠离子层与氯离子层相间分布,层与层之间的联结力强,且(111)的面网间距最小,是导致Na Cl枝晶优先沿<111>方向生长的主要原因。溶剂的蒸发速度等环境因素的变化对Na Cl枝状形貌的形成具有很大的影响。     

CuCl枝晶与单质Cu枝晶的生长与枝晶形貌结晶学分析

以锌粉和氯化亚铜为原料,采用水热法,制备了单质Cu枝晶与CuCl枝晶.利用X-射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM),对枝晶产物和生长机理进行了表征.结果表明:单质Cu枝晶多为黄色具有金属光泽的三维树枝状结构,也可见二维枝状结构;CuCl枝晶为白色二维叶片状结构.尽管CuCl叶片在整体的外形上略有不同,但结晶学特征是相同的,都可以观察到明显的主干,在主干的两侧均有侧枝,且侧枝与主干之间呈60°夹角关系,同侧的侧枝之间彼此平行排列.通过对叶片状枝晶的结晶学规律的分析发现:CuCl枝晶的主干是由四面体单体沿[121]方向以平行连生方式形成,侧枝是四面体单体分别沿[211]和[112]平行连生而成.     

Di-An-Ab体系快速冷却结晶的枝晶研究

对透辉石-钙长石-拉长石(Di-An-Ab)三元体系在不同降温速度条件下形成的枝晶进行了研究.其中,透辉石枝晶为规则树枝状,主枝和分枝明显;斜长石枝晶呈放射纤维状集合.枝晶形貌随降温速度变快没有明显变化,枝晶晶体结构随降温速度不同而有改变,降温速度减小,透辉石枝晶晶胞参数a值呈增加趋势,b、c呈减小趋势,斜长石枝晶b值呈减少趋势,c值呈增加趋势,两者β值呈增加趋势,但改变不大.随着降温速度增大,透辉石枝晶、斜长石枝晶硅氧骨干中,铝硅比值增大,铝更大程度地替代硅.另外还发现,降温越快,枝晶结晶数量越少.     

一些溶液法生长的晶体非平衡枝状形貌及其对称性分类

本文基于一些简单的溶液法晶体生长实验及观察,对非平衡枝状晶体形貌进行了对称性探讨,并提出一种依据晶体的对称性对非平衡形貌进行分类的方案,即:形貌具各向异性且完全受晶体本身的对称性控制,称枝晶;形貌总体具各向同性但局部具各向异性,这种局部各向异性与晶体本身的对称不完全一样,但与晶体本身对称有关,称枝蔓晶;形貌具各向同性,不受晶体本身的对称控制,称密枝(或球粒晶).这一分类方案对进一步认清非平衡枝状形貌的本质特征、规范一些形貌术语有重要意义.     

枝晶研究的发展现状

本文主要介绍了枝晶研究的发展现状,主要包括枝晶形貌研究和生长理论研究两个方面.枝晶形貌方面:对生长形态选择问题,比较符合实际的解是"最大质量沉积速率"选择规律;枝晶分枝程度与过冷度和晶体对称性有关,分枝反映晶体的对称性.生长理论方面主要介绍三种生长模型:Zener近似因子模型,扩散限制聚集(DLA)模型和成核限制聚集(NLA)模型.并探讨了需进一步研究的两个方面:具对称结构的枝晶的生长机理和枝晶形貌的统一规范化描述.     

KAl(SO4)2·12H2O晶体聚集体形貌及结晶学规律

采用双玻片凝胶法得到了等轴晶系水溶性晶体KAl(So4)2·12H2O(钾明矾)的晶体聚集体形貌.通过光学显微镜和扫描电镜下的形貌观察和分析,根据结晶学和晶体形貌学的基本原理,探讨了该晶体聚集体形貌中蕴含的结晶学规律.钾明矾晶体发育单形{111},以{100}贴在载玻片上生长,形成聚集体形貌时,晶粒{111}以平行连生的方式形成“十字形”枝晶或柱状枝晶,以(320)或(230)为共格晶界形成“Z”形枝状形貌.     

单溶剂体系中CdSe纳米晶体的形貌调控研究

采用非水溶液方法,分别在十六胺(HDA)或邻苯二甲酸辛酯(DOP)的单溶剂体系中,通过调节前体加入速度和反应温度制备出六角形、多臂、短棒、长棒状以及四脚架形CdSe纳米晶体,并用透射电镜(TEM)对所得产品进行了表征.结果表明,前体的过饱和度强烈地影响CdSe纳米晶体的形貌,过饱和度的提高有导致六方纤锌矿结构(011-)方向上择向生长的趋势;两种单溶剂体系中在CdSe纳米晶体的形貌调控上有不同的影响;200 ℃不利于得到高质量的CdSe纳米晶体.     

可控形貌纳米氧化锌的制备及光学性能研究

以氯化锌为原料,以不同有机胺(乙胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺)作为碱源,在160℃下合成出了不同形貌的纳米氧化锌.采用XRD、SEN、IR等对产物的结构和形貌进行了表征,研究了不同有机胺对纳米氧化锌形貌及发光性能的影响.结果表明:所制备的试样均为结晶良好的六方纤锌矿结构.乙胺和乙二胺在浓度为0.3 mol/L时,制备的氧化锌为棒状;二乙胺和三乙胺的浓度为0.3 mol/L时,制备的氧化锌为颗粒状.纳米氧化锌在424 nm和474 nm波长处呈现出蓝光发光峰,在525 nm波长处呈现出绿光发光峰.且在纳米尺度附近棒状氧化锌的发光强度要强于颗粒状的,当氧化锌的长度增加到微米范围时,发光强度反而降低.     

BGO熔体急冷自发结晶形貌

本文研究了BGO熔体在急冷的条件下自发结晶的显露形貌.在急冷的条件下,组成BGO的各个面族自由发育.{321}面族、{211}面族和{111}面族都是按[GeO4]4-四面体以顶角相连的化学键链生长发育的,生长速度快,优先显露,在熔体急冷时保留下来.表面形貌显露不完整的{100}面族是[GeO4]4-四面体以棱相连所对应的面族,生长速度较慢,尚未显露完全熔体就已冷却.从生长速度考虑,在实际生长晶体时以[321]、[211]、[111]方向生长可以获得较快的速度.     

Vickers Hardness Anisotropy and Slip System in Zinc (Tris) Thiourea Sulphate Crystals

The Vickers hardness indentations on the two major habit planes (100) and (001) of the solution grown ZTS crystal have been carried out at various azimuthal orientations of the indentor, keeping other variables constant. The observed anisotropic variations have been explained on the basis of effective resolved shear stress on the active slip system in the crystal. The detailed results are reported in the paper.     

加氮对直流电弧等离子体喷射金刚石膜生长、形貌和质量的影响

利用直流等离子体喷射化学气相沉积法制备掺氮的金刚石厚膜.本文研究了在甲烷/氩气/氢气中加入氮气对金刚石膜生长、形貌和质量的影响.反应气体的比例由质量流量计控制,在固定氢气(5000sccm)、氩气(3000sccm)、甲烷(100sccm)流量的情况下改变氮气的流量,即反应气体中氮原子和碳原子的变化比例(N/ C比)范围是从0.06到0.68.同时金刚石膜在固定的腔体压力(4kPa)和衬底温度(800℃)下生长.金刚石膜用扫描电镜(SEM)、拉曼谱和X射线衍射表征.结果表明,氮气在反应气体中的大量加入对直流等离子体喷射制备金刚石膜的形貌、生长速率、晶体取向、成核密度等有非常显著的影响.     

Al-TiO2系XD合成Al3Ti的形貌及其影响因素分析

本文主要研究了Al-TiO2系XD合成铝基复合材料的反应产物Al3Ti的形貌及其演变的影响因素.研究表明Al-TiO2系反应产物由Al2O3和Al3Ti组成,Al2O3为细小颗粒,与铝液不润湿,偏聚于基体颗粒的界面;Al3Ti呈棒状,优先生长方向为<110>;随着增强相体积分数的增加,反应温度提高,活性Ti原子的扩散能力增强,扩散路程变短,有利于Al3Ti择优生长,但Al2O3颗粒的浓度增加,使Ti原子的扩散阻力和Al3Ti的生长阻力同步增大,Al3Ti的择优生长倾向反而减弱,其形貌由棒状向块状演变;在纯铝液中Al3Ti的生长形貌为细长棒状,而在真空中则为薄片状;随着保温时间的延长,其轴向尺寸明显增大,径向尺寸增加不明显.     

数学在晶体形貌研究中的应用

本文介绍了在各个历史时期数学在晶体形貌研究中的应用,重点介绍了我们近年来对数学特别是分形数学在远离平衡形貌及集合体形貌的研究中的应用.     

Diamagnetic Anisotropy Measurements of Nematic Liquid Crystals

Electro-optic effect of liquid crystals in the presence of a magnetic field was investigated. Two independent techniques: magnetic field dependent threshold voltage and magnetic field-assisted relaxation time, were used to evaluate the diamagnetic anisotropy for three nematic liquid crystals: BDH-E7, RO-TN-103 and ZLI-1132. Correlation between the diamagnetic anisotropy and the molecular structures was obtained. This information is particularly important for synthesizing liquid crystal components with desired diamagnetic anisotropy.     

CTAB与SDBS对碳酸锶粒子生长形态调控及机理研究

以表面活性剂CTAB和SDBS为化学添加剂,采用化学共沉淀法对碳酸锶晶体的生长形态进行调控,成功地制备出了实心的树枝状和花瓣为空心的花状碳酸锶粉体,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等分析手段对样品进行了表征;最后重点对化学添加剂可能产生的影响机理进行了初步的探讨.结果表明,CTAB和SDBS在晶体生长的过程中能起到显著的影响作用,两者对粒子分散性能的作用效果相反,而且后者对晶体(013)和(213)晶面表面能降低的贡献明显大于前者.     

石墨烯上外延GaN薄膜的取向演变研究

本文研究了在石墨烯上生长GaN薄膜时晶体取向的变化。采用AlN成核层辅助生长,GaN由取向相差较大的小晶粒,逐渐合并为与石墨烯取向一致的晶粒,最终形成了约4.6μm厚的GaN薄膜。通过EBSD和XRD证实了GaN晶体取向一致性的提高,拉曼光谱也表明GaN晶体的高质量。     

超临界CO2GAS沉析HMX过程的颗粒形貌控制

文章研究了超临界CO2GAS沉析HMX丙酮溶液过程的颗粒形貌控制.研究结果表明,GAS过程中不同的膨胀方式,可以得到不同的沉析颗粒大小和尺寸分布.当溶液持续膨胀时,得到多种粒度尺寸的颗粒,尺寸分布宽;当溶液从开始到5.0MPa,维持20s后再上升到10.0MPa分段膨胀时,得到平均粒度在3.1μm和9.5μm分段的颗粒尺寸和分布.快速膨胀溶液,可以在短时间内产生高过饱和度,根据吉普斯自由能理论,当溶液的过饱和度主要消耗在成核过程时,可以得到平均颗粒度为5. 2μm、粒度分布比较窄的HMX颗粒,降低溶液初始浓度,可得到更小的颗粒.溶液的初始浓度增加,在相同膨胀度的情况下,单位体积内新相颗粒密度增加,使颗粒增长比较明显.GAS过程中,温度对过饱和度的影响相对比较小,与传统的结晶过程一样,温度是影响晶形的主要因素,当操作温度超过50℃或增压膨胀、沉析结晶放热引起的局部温度过高时,都会产生α-HMX,适当搅拌可以防止局部过热以防止α-HMX产生.