定位锌结晶釉的析晶动力学分析

本文以ZnO作为定位结晶剂在1100℃下制备了ZnSiO3结晶釉,测试了其在不同析晶保温时间下釉面晶花大小,并根据结晶动力学理论,对结晶釉中ZnSiO3晶花的生长规律和结晶机理进行了分析探讨.结果表明:当析晶保温时间超过30 min,晶花的形成速率随时间增加而显著提高,并在45 min到60 min范围内达到最大值;当析晶保温时间超过90 min,晶花形成速率随时间增加而快速下降,并在析晶保温时间超过150 min后,晶花基本上不再生长,形成速率达到稳定值.采用ZnO作定位晶种的釉面结晶稳定性好,釉面晶花大小与析晶保温时间符合S型生长曲线关系,可用Logistic函数拟合,本研究为实现锌结晶釉的可控生长提供了参考.     

分形理论在硅酸锌系结晶釉研究中的应用

本实验对采用不同工艺条件(析晶温度、析晶保温时间、釉层厚度)制备出具有晶花形貌的硅酸锌系结晶釉,应用分形理论对其晶花形貌进行了研究.结果发现该结晶釉的晶花形貌具有良好的分形特征,并且分形与制备工艺存在一定关系:随着析晶温度的增加,分形维数值与析晶温度除了在1140 ℃时稍有波动,基本上是成反比例关系,结晶形貌的变化趋势由针状或棒状转化为叶片状或圆盘状;随着析晶保温时间的增加,分形维数值逐渐增大,结晶形貌由针微晶逐渐转化成放射状晶体,尺寸也有明显增大的趋势;随着釉层厚度的增加,结晶产物的分形维数明显减小.     

钙镁硅酸盐系列结晶釉的研究——钙、镁氧化物对结晶釉析晶的影响

针对钙镁硅酸盐系列结晶釉,研究配方中钙、镁氧化物含量及CaO/MgO比值发生变化时,对釉烧温度及析晶体矿物种属、析晶集合体形态的影响;分析探讨钙、镁氧化物影响析晶的作用机理.研究表明,CaO/MgO比值近于1时,釉烧温度相对较低;CaO/MgO比值向大于1或小于1方向变化时,釉的烧成温度趋于升高.CaO/MgO比值在影响釉析晶体矿物种属的同时,影响析晶集合体的形态特征,认为这是由矿物的析晶习性决定的.     

钨基陶瓷结晶釉的快速结晶制备及其光催化性能探索

本文通过对钨基陶瓷结晶釉材料进行了快速结晶制备,所得釉层晶相为WOP2O7结构.通过扫描电镜分析发现其表面具有显著地结晶化特征形貌,进一步结合EDS能谱分析发现其表面形貌有钨基结晶釉相和底釉相两种结构构成.在光催化性能探索中发现该釉层材料在紫外可见光照射下展现出一定的催化降解罗丹明B溶液的能力,为陶瓷结晶釉材料的功能化价值提升提供了参考.     

Co2+掺杂Zn2SiO4结晶釉生长机理的研究

以高岭土、石英、钠长石、石灰石、氧化锌等矿物为原料,ZnO为晶核剂,并掺杂Co2+控温烧结Zn2 SiO4结晶釉.利用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,白度色差计测量釉料色度(L*、a*、b*),EDS能谱仪分析样品组成含量.采用Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程对釉的结晶动力学进行分析,探讨釉中晶体的生长机理.结果表明:高温时Co2+置换了Zn2SiO4结晶釉中的Zn2+.随着保温时间的延长,掺杂了Co2+的Zn2SiO4晶体颗粒不断长大,在1140℃下保温170 min晶花达到最大,其晶花面积均值为410.91 mm2.模拟动力学分析,釉中晶体的Avrami指数n1100℃ =0.82,n1140℃=1.23,n1180℃=1.12,表明晶体的形成由扩散机制向成核机制转变.拟合Arrhenius方程,晶体的活化能Ea=148.2 kJ/mol.     

微波水热法合成硅酸钇纳米晶

以硝酸钇、硅酸钠和氢氧化钠为主要原料,采用一种新方法-微波水热法可控合成了硅酸钇纳米晶.研究了起始溶液配比,合成温度及退火温度对硅酸钇的影响.采用X射线衍射仪(XRD)和透射电子显微镜(TEM)对粉体进行了表征.结果表明:随着合成温度的升高,Y_2SiO_5的含量增加.低温退火处理有助于提高硅酸钇微晶的结晶程度.选不同配比的溶液体系,经微波水热150 ℃作用10 min后,得到的前驱体于900 ℃下保温2 h,最终可获颗粒尺寸分别为400~600 nm、200~400 nm和400~600 nm的Y_2SiO_5、Y_(4.67)(SiO_4)_3O和Y_2Si_2O_7三种晶型的纳米晶,且其晶型最佳.     

溶液中结晶生长的动力学模拟:化学键合方法

基于化学键合的角度对晶体生长过程的理解,提出了一个由动力学因素控制的形貌预测模型.该模型同时考虑了晶体内部结构和环境生长因素对晶体最终形貌的影响.对磷酸二氢钾 (KDP) 和磷酸二氢铵 (ADP) 晶体在不同动力学条件下的生长形貌进行了理论模拟,所预测的结果与实验观测结果基本一致.同时比较了相同过饱和度条件下KDP和ADP晶体的生长形貌,认为晶体局部成键性质不同是导致两者形貌差异的根本原因.本文通过对动力学因素控制的生长形貌的分析,为实际晶体生长过程中的形貌调控研究及应用提供理论依据.     

水热合成硅酸锌纳米粉体及其形成机理的研究

以醋酸锌为锌源、正硅酸乙酯为硅源水热合成硅酸锌(Zn2 SiO4)晶体.研究了反应时间、温度、pH以及不同的反应溶剂对Zn2 SiO4晶体生长的影响.采用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对样品晶粒聚集成球的过程在结构和形貌上进行表征.利用Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程对Zn2 SiO4晶体进行生长动力学分析.结果表明:随着温度升高与反应时间的延长,球状Zn2SiO4不断长大,结晶性能逐渐增强.水热合成的Zn2 SiO4晶体Avrami指数n145℃=0.55、n165℃=0.60、n205℃=0.71、n185℃=0.85,表明晶体的形成有从扩散机制向成核机制转变的趋势.     

多晶硅薄膜结晶团晶化机理的研究

本文用PECVD法在石英玻璃上沉积非晶硅薄膜,然后用快速光退火和传统电阻炉退火方法晶化生长多晶硅薄膜,用拉曼光谱仪、XRD和场发射扫描电镜观察分析薄膜,发现在制备的多晶硅薄膜表面存在结晶团现象,并对这一现象的晶化机理进行了分析.     

铝诱导非晶硅薄膜晶化动力学研究

为探讨其晶化过程及动力学机理,本文采用磁控溅射技术制备Al/Si薄膜,并利用快速光热退火制备微晶硅.通过采用不同的衬底温度及对铝膜进行退火处理,探究其晶化动力学过程.利用拉曼散射光谱(Raman)仪和X射线衍射(XRD)仪对薄膜进行性能表征.结果表明:退火及衬底加热均能在界面形成非共融的硅铝化合物;延长退火时间能使Al/Si界面充分扩散,达到成核条件.较大的铝晶粒及其择优取向,能有效改善铝诱导晶化效果.     

准单晶硅铸锭过程中加热功率及硅料堆积孔隙率对籽晶熔化的影响

本文在考虑硅料的堆积孔隙率和熔化变形等因素的基础上,建立了基于多孔介质的堆积硅料简化模型,对光伏太阳能用准单晶硅铸锭系统的硅料熔化过程进行了数值模拟,研究了不同侧/顶加热器功率比、堆积孔隙率以及加热器总功率对籽晶熔化的影响。研究结果表明:硅料的熔化时间和籽晶的熔化比例取决于侧/顶加热器功率比,降低侧/顶加热器功率比和堆积孔隙率有助于籽晶的有效保留,但会导致籽晶的熔化界面形状发生变化,使杂质在籽晶熔化界面形状为“凹”的区域内聚集,进而影响后续晶体生长的质量;当加热器的总功率低于临界值之后,籽晶的熔化界面形状会在靠近坩埚壁面的边缘区域发生变化,导致不均匀成核的发生,不利于准单晶硅铸锭的生产。在实际工况条件下,可以根据由侧/顶加热器功率比、堆积孔隙率、加热器总功率、籽晶的熔化比例和状态绘制的等值线图对工艺参数进行合理配置。     

氧化锌单晶的水热生长与结晶习性

本文应用水热生长法,采用双温区高压反应釜,黄金内衬(φ35mm ×2mm),碱性溶液矿化剂,生长出了毫米级的透明氧化锌单晶,最大单晶可达2mm ×3mm ×6mm.所生长氧化锌晶体为纤锌矿型的六方晶体,晶体呈上部锥形的六棱柱体,{10(1-)1}、{10(1-)0}和{000(1-)}面有较大的显露平面.本文中从温差和填充度方面研究了实验条件对ZnO晶体的生长及其形貌的影响,使用黄金内衬前后的结果表明,用贵金属内衬可以有效阻止釜内壁杂质的进入,使晶体完整透明.     

点状籽晶法生长DKDP晶体的研究

本文研究了影响溶液稳定性的因素,主要包括溶液的纯度、饱和点和过饱和度等,并对DKDP的点状籽晶法生长进行了初步研究.同时比较了不同生长速度生长的晶体质量.结果表明:经超细过滤的高纯度溶液稳定性有很大提高,而此时生长速度对晶体质量的影响不大.最后,获得了X、Y向生长速度达3.8mm/d的点状籽晶,生长出尺寸为44mm×44mm×48mm的高质量DKDP晶体,并对晶体生长的表面进行了微观观察,分析了DKDP晶体生长的微观机制.     

SiC单晶生长热力学和动力学的研究

升华法生长大直径碳化硅(SiC)单晶一直是近年来国内外研究的重点,本文对Si-C系中的Si,Si2,Si3,C,C2,C3,C4,C5,SiC,Si2C,SiC2等气相物种的热力学平衡过程进行了研究,发现SiC生长体系中的主要物种为Si,Si2C,SiC2.生长初期Si的分压较高,从而SiC生长为富硅生长模式.对外加气体进行研究发现,氩气为最好的外加气体,它既可以有效地抑制Si物质流传输,又可以减缓扩散系数随温度升高而递减的趋势.建立了简单一维传输模型,对三个主要物种的动力学输运过程进行了研究,计算得到了两个温度梯度下的主要物种的物质流密度.     

Influence of Magnetic Field in the Kinetics of Crystallization of Diamagnetic and Paramagnetic Inorganic Salts

The influence of the magnetic field on some kinetic crystallization parameters of the systems zinc sulfate - water and copper sulfate - water were investigated in a series of controlled batch cooling experiments. The solutions were exposed to magnetic fields with different intensities, up to a maximum of 0.7T. A clear influence of magnetic field on the zinc sulfate crystallization parameters was found: an increase in the saturation temperature, a decrease in the metastable zone width, and increased growth rate and average crystal size. These effects were observed for the diamagnetic zinc sulfate, but not in similar experiments with paramagnetic copper sulfate.     

以晶体生长原理重塑蚕丝柔性材料世界的未来

本文通过先进的结构表征手段,证实了包括丝蛋白材料在内的多种柔性材料内存在典型的介观多级结构和晶体网络结构.由于柔性材料中介观结构特别是晶体网络结构对于其宏观性能的有决定性影响,全面深入了解内部晶体的生长动力学和晶体网络结构的介观重构尤为重要.根据丝蛋白分子折叠成丝蛋白材料的最新研究成果,将晶体研究的方法,包括结晶动力学...     

优质DKDP晶体的点状籽晶生长及其表征研究

本文在研究DKDP溶液稳定性的基础上,采用Z切点状籽晶(5mm×5mm×3mm)生长了多块DKDP晶体,在250ml和1000ml生长瓶中分别获得了在[100]和[001]向生长速度可达到3mm/d和4.5 mm/d的点状籽晶生长优质DKDP晶体的生长条件.通过等离子体发射光谱(ICP)和紫外可见光谱分析发现DKDP晶体柱面的金属离子含量比锥面高,柱面的紫外可见吸收比锥面大.性能测试结果表明,点状籽晶全方位生长的DKDP晶体的激光损伤阈值约为5GW/cm2、半波电压约为4kV、动态消光比约为1600∶1,发现与传统方法生长晶体的性能没有明显的差别.     

流动电位法对降温结晶过程的研究

对过饱和溶液在施加一定的流体压力差使之循环流动,实验结果测算草酸、草酸钠、硼酸和磷酸氢二钠等在不同温度下饱和溶液降温结晶时流动电位随时间的变化规律.实验结果表明流动电位大小与结晶物质的种类、温度和浓度有关,同时易受外界因素的干扰,实验数据的严格重现较难.但多次实验结果都显示:过饱和溶液在某一温度下形成晶核过程中其流动电位均发生显著变化;当饱和溶液起始结晶温度较高时,其流动电位突变点温度也更高.     

助熔剂在硅酸盐荧光粉中的应用及分析

以硅酸盐为基质的白光LED用荧光粉,具有原料丰富、成本低廉、合成工艺简单、组成多样、发光可调等优点,是当前研究的热点.助熔剂在硅酸盐荧光粉制备过程中起到了至关重要的作用.本文介绍了硅酸盐荧光粉体系中助熔剂的使用情况,助熔剂类别和用量对荧光粉的晶相、发光强度和形貌都有一定的影响.添加不同的助熔剂以及同类不同量的助熔剂会使...