用电沉积法在氧化铝模板中制备氧化锌纳米线的研究

利用直流电沉积法在阳极氧化铝模板的有序孔洞中生长了氧化锌纳米线,首次在氧气氛围中将锌氧化成氧化锌.用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)对其形貌及成分进行表征和分析.结果表明,氧化铝模板的有序孔洞中填充了高致密、均一连续的锌纳米线.在氧气氛围中,800 ℃下氧化2 h,氧化铝中的锌纳米线己全部氧化成氧化锌纳米线.光致发光光谱表明,氧化锌纳米线在496 nm处有较强蓝绿光发射.     

纳米微结构材料多孔氧化铝膜的制备及应用

本文简要地介绍了多孔氧化铝理论模型的发展历程,采用目前较为成熟的阳极氧化法制备有序多孔氧化铝薄膜.讨论了多孔氧化铝自身的物理性质,重点展示了如何充分利用多孔氧化铝作为模板制备纳米材料的美好前景,明确了今后的工作重点为开拓新的应用领域及对多孔氧化铝膜孔径大小及孔的形状进行有效控制.     

阳极氧化铝模板表面结构化铁薄膜的磁光克尔效应

利用磁控溅射的办法在阳极氧化铝模板表面制备了结构化的铁薄膜,研究了其在660 nm波长s偏振光条件下的纵向克尔效应.这是一种获得磁光子晶体的简便方法.对比连续与结构化铁薄膜的克尔信号,可推测阳极氧化铝模板表面结构化铁膜中存在两相,而且这两相中的磁矩存在相互作用.当沉积铁薄膜的名义厚度为20 nm时,结构化铁薄膜的克尔信号和矫顽力信号都增强到最大.     

多孔氧化铝模板电沉积法制备ZnO纳米结构阵列的研究

利用直流电化学沉积技术,在多孔氧化铝模板内,通过先沉积Zn(OH)2/ZnCO3,然后在300℃下进行热分解,制得了ZnO纳米点阵结构.扫描电镜结果表明多孔氧化铝模板孔道呈六角形分布,孔径约为55 nm,孔间距约为100 nm,且孔道上下贯通平行排列.X射线衍射表明多孔氧化铝模板为非晶结构,孔内组装的ZnO具有多晶纤锌矿结构.光致发光谱表明ZnO/PAM复合体系同空氧化铝模板相比在420 nm处具有较强的蓝光发射.     

同轴静电纺丝制备仿生多孔氧化铝纤维研究

以无水氯化铝为原料,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为助纺剂,无水乙醇为溶剂,采用同轴静电纺丝法制备出氧化铝凝胶/PVP前驱体纤维,经1200℃煅烧后得到仿生多孔氧化铝纤维.系统研究了内外液流速以及PVP用量对多孔氧化铝纤维物相和孔结构的影响.结果表明,适当加大内液流速纤维逐渐出现仿生多孔结构,内液流速过大则会导致纤维多孔结构破裂消失.随着外液流速增加,纤维中的孔结构数量和孔径逐渐减小.增加PVP用量纤维直径增大,孔结构数量及孔径也会减小.当内液流速为0.1 mL/h,外液流速为1.0 mL/h,PVP用量为0.5g时,纤维为高纯α-Al203相,纤维表面光滑、连续,具有明显的仿生多孔结构.     

基于有限元方法分析两种孔型氧化铝陶瓷的抗压性能

根据人体骨股生物力学数据,对两种孔型氧化铝支架进行了静应力模拟计算分析;建立不同排布方式、孔径和孔隙率的双孔支架模型,并进行了模型筛选,结果表明:孔径为400 μm,且孔隙率为70;的双孔(方孔与圆孔1∶1构成且交叉排布)支架模型的抗压性能最优.     

基于冲击光谱测量的氧化铝晶体高压相变诊断技术

氧化铝晶体是一种优良的光学透明窗口材料,更是地球内部的重要组成物质.利用气炮加载结合冲击光谱测量,不仅能够获得其发光特征,并且根据光谱分布特征得到高压结构相变信息.在自主搭建的冲击光谱动态测试平台上,结合多通道辐射高温计以及ICCD瞬态光谱测试技术在40~120 GPa的压力区间,研究了c切向氧化铝晶体的辐射发光效应.在可见光波段400~700 nm区间获得了氧化铝晶体的发光光谱和辐射温度结果,证实了光谱的结构特征和表观温度值与该压力下氧化铝的结构相变存在明显的关联性.     

用AAO模板法制备高度定向碳纳米管阵列的研究进展

用二步氧化法可以在草酸或硫酸中制备多孔氧化铝（AAO）模板,这种模板成本低,高度有序,六角排列。利用化学气相沉积技术可以制备高度定向生长的碳纳米管,这将有利于研究碳纳米管的性质和它在纳米电子器件及其他领域的应用。本文介绍了AAO模板的阳极氧化工艺,成膜机理以及不同电解液,氧化电流、电压等因素对纳米孔道的影响。讨论了催化剂和气相沉积温度对碳纳米管特性的影响,并指出这种制备碳纳米管的技术需要深入研究的问题。     

用热CVD法制备片状碳纳米材料的研究

采用阳极氧化法在草酸溶液中制备了孔径约为100nm的多孔氧化铝(AAO)模板。利用此模板在不负载任何催化剂的条件下,利用热CVD装置制备出片状碳纳米薄膜,并对此片状薄膜做了SEM,TEM显微观察和EDS能谱分析,对其形成条件和生长机理等方面做了探讨分析,为在氧化铝模板上生长包括管状、片状、棒状等形状的碳纳米材料提供了一定的借鉴意义。     

氧化钇对氧化铝陶瓷致密化的影响

采用湿法球磨方法将不同含量氧化钇粉末添加到氧化铝粉末中,经冷等静压成型,1550℃常压烧结.通过研究发现,当氧化钇含量低于0.25wt;时,晶粒长大,存在封闭晶内气孔,相对密度变小,致密化程度低;当氧化钇含量介于0.25wt;～0.75wt;时,随着氧化钇含量增加,封闭气孔减少,晶粒减小,致密化程度增高;当氧化钇含量为1.0wt;时,在晶界生成第二相钇铝石榴石,相对密度较小,致密化程度降低.     

Investigation of the Thermal Conductivity of Tungstate Crystals

Thermal conductivities of MWO₄ (M = Ca, Cd, or Ba), NaGd(WO₄)₂:1 at % Er, NaGd(WO₄)2:2 at % Yb, and NaLa_0.5Gd_0.5(WO₄)₂:2 at % Nd single crystals have been experimentally investigated in the temperature range of 50–300 K.     

基于第一性原理的单层WS2热输运特性研究

二维WS₂是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS₂声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS₂晶格热导率的影响机理,计算了其声子的临界平均自由程,提出通过调整阻断频率的方法来调控WS₂的晶格热导率。研究结果表明：单层WS₂在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,声学声子支起主要作用,特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS₂热导率的贡献百分比最大(44.28%);单层WS₂声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS₂纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。     

K2Al2B2O7晶体的热学性质研究

K2Al2B2O7(KABO)晶体是近年发现的一种有应用前景的深紫外非线性光学晶体,也是目前唯一一种可以生长出大尺寸单晶的BO3基团非线性光学晶体.KABO有可能用于固态激光器的266nm及193nm高功率输出.本文对该晶体的物理化学性质及热学性质进行了研究,KABO晶体不潮解,不溶于水、酒精等溶剂,可溶于盐酸,硝酸和磷酸等强酸;测得莫氏硬度为5.5～6.5,用浮力法测得其密度为2.47g/cm3;用差热分析(DTA)方法测量其熔点为1109.7℃.用热重分析(TGA)方法结合分解产物的粉末X射线衍射(XRD)分析,确定KABO在900℃以上开始分解,分解产物主要为KAl11O17和K2Al24O37;用热机械分析仪测量了其热膨胀系数,沿物理学轴X、Y、Z方向分别为8.4×10-6/K、7.7×10-6/K、1.65×10-5/K.在室温至300℃温度范围内测量了KABO晶体的比热变化,比热随温度的升高线性增大.在47.6℃和294.6℃时比热分别为1.0084J/g℃与1.39J/g℃.     

KDP晶体的高温热行为及其热脱水反应动力学研究

采用热重(TG-DTA)、定压比热(Cp)和原位高温红外反射光谱等热分析手段研究了四方相KDP晶体室温至260℃之间的高温热行为.实验发现:KDP晶体在183℃附近并未发生四方相到单斜相的相变或发生脱水反应;且晶体于207 ～ 210℃左右开始分解,随温度上升,分解过程分为三个阶段.第一个分解阶段出现P2O72-基团的吸收峰,意味着第一阶段的分解朝着K4P2O7的方向进行;第二阶段是第一阶段产生的中间态产物继续分解的过程;第三个分解阶段为前两个过程的继续分解,最终KDP完全分解为KPO3.通过Kissinger法,根据热重数据计算了KDP在260℃前两个明显的分解过程的动力学参数,其热脱水活化能分别为101.7 J·mol-1和112.4 J·mol-1.     

二维CdO的低晶格热导率研究

寻求具有较小晶格热导率k_lat的高热电性能的二维材料具有重要意义。基于从头计算和声子玻耳兹曼输运理论,该研究首先对二维CdO结构进行优化,并通过计算声子谱验证了单层CdO的动力学稳定性。在此基础上详细研究了单层CdO的声子输运性质。计算表明在室温下单层CdO的晶格热导率k_lat约为5.7 W/(m·K),低于单层石墨烯、磷烯、黑磷和MoS₂等二维材料的晶格热导率。其中,Z方向声学模式(Z-direction acoustic, ZA),横声学支(transverse acoustic,TA),纵声学支(longitudinal acoustic, LA),Z方向光学模式(Z-direction optical, ZO),横光学支(transverse optical, TO),纵光学支(longitudinal optical, LO)对k_lat的百分比贡献分别为73.7％、13.9％、3.7％、2.8％、4.7％和1.2％。研究发现,ZA、TA、LA声学支和光学支之间的强散射是导致单层CdO低热导率的原因。本文计算结果可用于指导基于CdO的低维热电器件的设计。     

Investigation of the Thermal Conductivity Terbium Gallium and Terbium Scandium Aluminum Garnet Crystals

The thermal conductivity of terbium gallium and terbium scandium aluminum garnet crystals has been studied by the method of steady-state longitudinal heat flow in the temperature range of 50?300 K. The effect of the impurity composition of terbium gallium garnet crystals and the formula composition of terbium scandium aluminum garnet crystals on their thermal conductivity is shown.

     

扫描电镜用于人工蛋白石模板中填充InP的形貌研究

扫描电子显微镜是对人工欧泊光子晶体进行形貌观察、研究的重要手段.本文利用扫描电子显微镜对人工欧泊晶体及其填充InP后的形貌进行了分析.结果发现,二氧化硅微球短程有序而在较大的区域则出现台阶、空位和失配等缺陷;在选定生长条件下,InP在SiO2球空隙间具有较高的填充率和较好的结晶质量.此项研究为制备三维InP光子晶体提供了科学依据.     

Template effects on the morphology of ZnO via colloidal crystals with different functional groups

ZnO is an important wide bandgap compound semiconducting material and exhibits a wide range of novel structures that can be grown by tuning the growth rates along its fast growth directions. Highly ordered macroporous materials by using colloidal crystal template method are of great interest in many fields including photonic crystals and catalysts. In this study, ZnO with highly ordered porous structure was deposited by different electrochemical method. Nanomeshes, inverse opal structures, and spherical/ellipsoidal particles with pore arrays are fabricated by the colloidal crystals with different functional groups. The template effects on the morphology of the macroporous structures for different surface groups are studied. All the nanomeshes grows along the {111} plane family by colloidal crystals without functional groups. Disordered arrangements of the nanomeshes are induced by colloidal crystals with hydroxyl groups. The inverse opal structures fabricated by template with carboxyl groups are smoother in surface.