Silver intercalation in PbS1.18(TiS2)n, n=1, 2, misfit layer compounds

The reaction between metallic Ag and PbS_1.18(TiS₂)_n, n=1, 2, misfit layer compounds has been investigated by electrochemical technique, X-ray powder analysis and transmission electron microscopy. It was found that silver intercalation is possible only in the compound with n=2. The thermodynamic behavior and location of phase boundaries were studied in the temperature range 400–650 K. DC-conductivity and magnetic-susceptibility measurements were performed, and the data can be interpreted as an appearance of small polarons during silver insertion.     

The structure of AgI-Ag2O-V2O5 glasses

Structures of 10AgI-3Ag₂O-2V₂O₅, 3AgI-3Ag₂O---2V₂O₅ and 2AgI---2Ag₂O-V₂O₅ glasses have been investigated by neutron diffraction experiments. The characteristic features of observed structure factors S(Q) in 10AgI-3Ag₂O-2V₂O₅ glass is similar to those of other superionic conducting glasses and molten AgI. From the standpoint of the pair distribution functions, it is clarified that the Ag-I and I-I correlation strength and Ag---Ag correlation length increase with increasing AgI concentration. Observed results suggest that the local AgI structure accompanied by the re-arrangement of silver ions is formed with highly doped iodide ions.     

Thermal vibration in superionic conducting glass 5Agl–3Ag2O–2V2O5

The X-ray diffraction measurement for superionic conducting glass 5Agl–3Ag₂O–2V₂O₅ was carried out at 12, 100, 200 and 290 K. The temperature dependence of structure factor S(Q) of 5Agl–3Ag₂O–2V₂O₅ has been discussed based on the theoretical treatment that includes thermal vibration of atoms in noncrystalline materials. The effective overall Debye–Waller temperature parameter B increases with the increase of temperature.     

金属玻璃的断裂机理与其断裂韧度的关系

本文选取了三种不同断裂韧度值的金属玻璃Zr41.25Ti13.75Ni10Cu12.5Be22.5,Ce68Al10Cu20Co2和Fe41Co7Cr15Mo14Y2C15B6,通过压缩实验测量了它们的应力-应变关系;样品断裂以后观察了其断口形貌,发现这三种金属玻璃具有不同的断裂模式.经过对这三种金属玻璃做缺口三点弯曲实验,利用数字散斑技术研究了缺口前端应变集中方向弹性应变场的演化过程.根据金属玻璃的屈服准则,阐述了不同断裂韧度值的金属玻璃的断裂机理.     

20GeS2·80Sb2S3硫系玻璃的析晶行为及动力学机理研究

实现玻璃微晶化过程控制的基础是要充分认识其析晶行为及动力学机理. 利用示差扫描量热法和析晶热处理等手段, 研究发现 20GeS₂·80Sb₂S₃硫系玻璃属于表面析晶, 在268℃(T_g+30℃)下热处理60 h, 可以获得表面约40 μm的Sb₂S₃晶层复合玻璃陶瓷样品. 在此基础上, 利用非等温法从理论上分析该玻璃的析晶动力学机理. 计算得到其析晶活化能E_c为(223.6±24.1)kJ·mol^-1, 在热处理温度(268℃)下的析晶速率常数K为1.23×10^-4 s^-1, 属于较难析晶的玻璃组成; 玻璃的晶体生长指数m和晶体生长维数n均为2, 表明其Sb₂S₃相的析晶行为是二维生长过程, 与析晶实验结果完全相符. 由此可知, 对于Sb₂S₃晶体复合的硫系玻璃陶瓷样品可通过玻璃粉末压片烧结、带铸法或丝网印刷法制备获得, 为今后功能硫系玻璃的开发提供实验依据和理论指导. 关键词： 硫系玻璃 微晶化 析晶动力学 析晶行为     

GexSb20Se80-x玻璃的拉曼光谱和X射线光电子能谱

用拉曼散射光谱和X射线光电子能谱研究了Ge_xSb₂₀Se_80-x(x=5 mol%, 10 mol%, 15 mol%, 17.5 mol%, 20 mol%和25 mol%)玻璃的结构. 通过对拉曼光谱和X射线光电子能谱(Ge 3d, Sb 4d 和Se 3d谱)进行分解, 发现当硫系玻璃处于富Se状态下时, 玻璃结构中会出现Se–Se–Se结构单元, 其数量随着Ge含量的增加而迅速减少, 并最终在Ge₁₅Sb₂₀Se₆₅玻璃结构中消失; Ge和Sb原子分别以GeSe_4/2 四面体和SbSe_3/2三角锥结构单元在玻璃结构中出现, GeSe_4/2四面体结构单元的数量会随着Ge浓度的增加而增加, 而SbSe_3/2三角锥结构单元的数量基本保持稳定. 另一方面, 在缺Se的硫系玻璃中, 玻璃会有Ge–Ge和Sb–Sb同极键产生, 随着Ge含量的增大, 这种同极键的数量会越来越多; 而GeSe_4/2四面体和SbSe_3/2三角锥结构的数量则相应减少. 在所有玻璃样品的结构中均有同极键Se–Se的存在. 当玻璃组分越接近完全化学计量配比时, 异质键Ge–Se和Sb–Se将占据玻璃结构中的主导地位, 同极键Ge–Ge, Sb–Sb和Se–Se 的比例降为最小.     

金属玻璃流变的扩展弹性模型

玻璃-液体转变现象,简称玻璃转变,被诺贝尔物理学奖获得者安德森教授评为最深奥与重要的凝聚态物理问题之一.金属玻璃作为典型的非晶态物质,具有与液体相似的无序原子结构,因此又称为冻结了的液态金属,是研究玻璃转变问题的理想模型材料.当加热至玻璃转变温度,或者加载到力学屈服点附近时,金属玻璃将会发生流动.由于热或应力导致的流动现象对金属玻璃的应用具有重要意义.本文简要回顾了金属玻璃流变现象,综述了流变扩展弹性模型的研究进展和未来发展趋势.     

Er~(3+)/Yb~(3+)共掺杂氧氟硼硅酸盐微晶玻璃绿色上转换发光的温度特性

采用高温熔融法和热处理工艺制备得到透明的Er3+/Yb3+共掺杂氧氟微晶玻璃。XRD结果证实析出的纳米晶相为Ba YF5。在980 nm激发下,观察到强的绿光发射,源于Er3+的2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2跃迁的上转换发光。根据荧光强度比(FIR)的方法研究了微晶玻璃上转换荧光的温度传感特性,其最大灵敏度在523 K时为0.003 4 K-1,表明Er3+/Yb3+共掺氧氟硼硅酸盐微晶玻璃上转换发光在高精度温度传感器方面具有一定的应用前景。     

基质对Tb3+单掺荧光玻璃发光性质的影响

采用高温熔融法制备了Tb³⁺单掺硼酸盐、硅酸盐和磷酸盐荧光玻璃和相应的玻璃基质。根据紫外-可见透射光谱计算了Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到⁵D₃和 ⁵D₄能级的实验振子强度,解释了不同基质中Tb³⁺发射光谱的变化原因。结果表明：因为对称性差,在磷酸盐玻璃基质中,Tb³⁺在542 nm和585 nm处的发射峰有劈裂现象。在硼酸盐和硅酸盐基质中,Tb³⁺ 的⁵D₃能级上的粒子通过交叉弛豫过程被倒空并转移到⁵D₄能级,故⁵D₃能级发光（413 nm和436 nm）不明显;在磷酸盐基质中,Tb³⁺的⁵D₃能级上的粒子数较少,没有交叉弛豫产生,故⁵D₃能级发光最强。在3种基质中,Tb³⁺从⁵D₄能级发射的特征峰489,542,585,620 nm的强度顺序是硼酸盐>硅酸盐>磷酸盐,与Tb³⁺在不同基质中从⁷F₆ 到 ⁵D₄能级的实验振子强度顺序一致。     

磁控溅射制备W掺杂VO2/FTO复合薄膜及其性能分析

为了获得相变温度低且热致变色性能优越的光学材料, 室温下在F:SnO₂ (FTO)导电玻璃基板表面沉积钨钒金属膜, 再经空气气氛下的热氧化处理, 制备了W掺杂VO₂/FTO复合薄膜, 利用X射线光电子能谱、X射线衍射和扫描电镜对薄膜的结构和表面形貌进行了分析. 结果表明: 高温热氧化处理过程中没有生成W, F, V混合氧化物, W以替换V原子的方式掺杂. 与采用相同工艺和条件制备的纯VO₂/FTO复合薄膜相比, W掺杂VO₂薄膜没有改变晶面取向, 仍具有(110)晶面择优取向, 相变温度下降到35 ℃左右, 热滞回线收窄到4 ℃, 高低温下的近红外光透过率变化量提高到28%. 薄膜的结晶程度明显提高, 表面变得平滑致密, 具有很好的一致性, 对光电薄膜器件的设计开发和工业化生产具有重要意义. 关键词： W掺杂 2')" href="#">VO₂ FTO导电玻璃 磁控溅射     

Reversible reconstruction and crystallization of GeSe2 glass

Absorption of photons at low power levels below the band edge reversibly alters the molecular structure of GeSe₂ glass. Several stages of ordering, including the formation of microcrystallites, have been observed by Raman scattering. The absorbed photons systematically increase the chemical ordering of the glass by breaking like-atom bonds and replacing them with Ge---Se bonds.     

非晶态合金表面的水润湿动力学

采用分子动力学模拟方法研究了改进的Simple pointcharge模型SPC/E水滴在Cu_(50)Zr_(50)非晶薄膜上的润湿行为和铺展过程.通过与CuZr(110)和(100)晶面对比研究发现,水滴在Cu_(50)Zr_(50)非晶薄膜表面上表现出较高的铺展速度.水滴在非晶合金表面的铺展过程中形成了明显的吸附层;而在晶态表面,水滴铺展前沿呈脚状形态.分析结果表明非晶表面的水分子在吸附层内呈现完全无序的单层排列方式,而在晶态表面,特别是(100)晶面,吸附层水分子呈双层有序排列.这种吸附层结构的差异导致了吸附层内水分子方向的差异:非晶表面吸附层内水分子方向倾向平行于表面,而晶态基底上吸附层内的水分子倾向于指向液滴内部.由此造成了非晶表面吸附层中的水分子与液滴内部以相对较弱的氢键相互作用,这使得上层水分子能够较容易扩散至吸附层前沿,促进液滴铺展.     

Ce3+掺杂SiO2-Al2O3-Gd2O3玻璃的闪烁性能

通常, Ce离子掺杂的低密度玻璃有较高的发光效率, 而高密度的Ce离子掺杂玻璃其发光效率很低. 为了解释这一现象, 采用高温熔融法获得了SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃三元系统的玻璃形成区, 并在还原气氛下制备了Ce³⁺掺杂SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃以及SiO₂-Al₂O₃-Gd₂O₃-Ln₂O₃ (Ln=Y, La, Lu)闪烁玻璃, 研究了其光谱和闪烁性能. 测试结果显示: 随着Gd₂O₃含量增加, 玻璃紫外截止波长发生红移, 荧光强度降低, 衰减时间缩短; 加入Lu₂O₃, La₂O₃, Y₂O₃后, 紫外截止波长发生红移, 荧光强度降低, 衰减时间变短; 当Gd₂O₃超过10% mol时, X射线荧光积分光产额从相当于锗酸铋 晶体的61%降低到13%. 荧光强度降低、衰减时间缩短的原因是随着玻璃的紫外截止波长红移玻璃的能带宽度变窄, 使得Ce³⁺离子的d电子轨道开始接近玻璃的导带, Ce³⁺离子受辐射后跃迁到d电子轨道的电子会通过导带与玻璃中的空穴复合, 产生电荷迁移猝灭效应.     

Formation of silver colloids in silver ion-exchanged soda-lime glasses during annealing

The structural and compositional changes of the soda-lime glasses during the formation of the silver colloids were analyzed by the X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) in order to examine the silver colloid formation mechanism. The in situ behavior of silver and SiO₂ networks on the surfaces of silver ion-exchanged soda-lime glasses during heating and cooling processes in ultra-high vaccum was monitored. The results showed that silver diffuses toward the surface, precipitates, and crystallizes during heating and the total silver surface concentration is slowly increased during cooling. The concentration changes of oxidized and neutral Ag, a new non-bridging oxygen species (NBO^*), and a new silicon species (Si[a]) were applied to deduce a disappropriation reaction mechanism of Ag⁺ on the surface during annealing. The SiO₂ network is modified at temperatures below 350°C to accommodate more silver on the surface and to balance the extra charge carried by the Ag⁺. That the SiO₂ network polymerizes during annealing was deduced from the results of the higher binding energies of Si2p and O1s after annealing. This observation suggests that the reduction of the Gibbs free energies and the relaxation of tensile stress result in the formation of the silver colloids under thermal annealing.     

分子动力学模拟钠硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构演化效应

钠硼硅酸盐玻璃作为高放射废物玻璃固化体的候选材料之一,已有大量实验对该类玻璃开展了电子或重离子的辐照效应研究.然而,在理论计算与模拟方面的工作却很少,目前主要集中于重离子的辐照效应,对电子的辐照效应的模拟尚未见报道.本文利用分子动力学工具提出一种新的方法,以实现对电子辐照诱导的玻璃结构演化进行模拟.该方法基于实验中玻璃的结构变化特点,即实验中的拉曼结果已经证实:在大剂量的电子辐照后的玻璃中存在分子氧的事实,由于这些分子氧不会与其他粒子发生相互作用,因而可以通过从体系中逐步地移除一定数量氧原子的方式,以达到模拟大剂量电子辐照的情形,进而得到电子辐照后的玻璃的结构信息.模拟结果显示:随着移除氧原子的数量增加,玻璃中的Si—O—Si平均键角逐渐减小;而且玻璃中的小环数量会因氧的逐渐减少而逐渐增加;玻璃中部分[BO4]结构会转变为[BO3]结构,最终这种转变会达到饱和;大量移除氧之后,玻璃中的钠元素也出现明显的相分离.这些模拟辐照的玻璃结构特性能较好地与实验中的硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构变化符合.因此,本文提出的方法有望为通过分子动力学模拟硼硅酸盐玻璃的电子辐照效应提供新思路.     

Ag@SiO2纳米核壳结构对铒碲发光玻璃的发光增强机制

本研究首次把预先制备好的Ag@SiO₂纳米核壳结构成功地引进到碲化物发光玻璃70TeO₂-25ZnO-5La₂O₃-0.5Er₂O₃体内,发现(A)Ag(1.6×10^?6mol/L)@SiO₂(40 nm)@Er³⁺(0.5%):铒碲发光玻璃相对于样品(B)Er³⁺(0.5%):铒碲发光玻璃的可见光与红外光的激发光谱强度的最大增强依次为149.0%与161.5%,可见光与红外光的发光光谱强度则依次最大增强了155.2%与151.6%,同时还发现样品(A)相对于样品(B)的寿命显著变长。由于Ag@SiO₂的表面等离子体吸收峰恰好位于546.0 nm,它与铒离子的发光峰546.0 nm完全共振,因此,Ag@SiO₂对铒碲发光玻璃的发光共振增强作用显著。由于银的纳米核壳结构与玻璃的制作具有分步实现的优点,它既能成功控制Ag@SiO₂的尺寸,而且在Ag@SiO₂@Er:铒碲发光玻璃的制作过程中还具有可操作性强的优点,同时价格也更加便宜。在保证银不被氧化的前提下,还可控制稀土离子发光中心与银的表面等离子体之间的距离,因此能够成功地减少背向能量反传递。上述优点促成了Ag@SiO₂纳米核壳结构表面等离子体有效加强了Ag@SiO₂@Er³⁺:铒碲发光玻璃的常规光致发光强度。     

掺Er3+碲酸盐玻璃的光谱性质与Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了碲酸盐玻璃(70TeO₂-9B₂O₃-6Nb₂O₅-5Na₂O-10ZnO-1%(质量分数)Er₂O₃)样品。测试了玻璃样品的吸收光谱和荧光光谱。应用Judd-Ofelt理论计算了Er³⁺离子的谱线强度、自发辐射跃迁几率、荧光分支比、辐射寿命等光谱参数,并拟合了相应的强度参数Ω_t(t=2,4,6)(Ω₂=8.01×10^-20cm²,Ω₄=2.09×10^-20cm²,Ω₆=1.15×10^-20cm²)。结果发现该碲酸盐玻璃具有较大的Ω₂值,说明Er—O键的共价性强于它在硅酸盐、锗酸盐、氟化物、铋酸盐和磷酸盐玻璃中的共价性。Er³⁺在碲酸盐玻璃中⁴I_13/2→⁴I_15/2跃迁几率约为492s^-1,表明Er³⁺可能有较强的1.5μm发射。分析了Er³⁺在碲酸盐玻璃中能级⁴I_13/2→⁴I_15/2发射的荧光半峰全宽(FWHM=73nm),并应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_e=1.08×10^-20cm²),发现其FWHM×σ_e远大于Er³⁺在铋酸盐、磷酸盐、锗酸盐和硅酸盐玻璃中的受激发射截面,说明碲酸盐玻璃是一种制备宽带光纤放大器的优良基质材料。     

Er3+/Yb3+共掺锗碲酸盐玻璃的光谱性质及Judd-Ofelt理论分析

用高温熔融法制备了一种Er³⁺/Yb³⁺共掺的70TeO₂-5Li₂O-10B₂O₃-15GeO₂玻璃,测试和分析了其热稳定性、吸收光谱、荧光光谱以及红外吸收谱。应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃中Er³⁺的强度参数、自发辐射跃迁几率、辐射寿命以及荧光分支比,同时比较了OH^-的存在对玻璃发光特性的影响。结果表明:这种玻璃具有较好的热稳定性,较宽的荧光半峰全宽和较大的受激发射截面,是一种较为合适的宽带光纤放大器的基质材料,OH^-的存在使得Er³⁺离子的荧光强度降低,荧光寿命减小。     

局部塑性变形下铁基金属玻璃的致密化和非均匀性增强

本文研究了经局部塑性变形后, Fe₇₈Si₉B₁₃金属玻璃在原子尺度上的结构演变及其对合金显微硬度的影响.借助砂纸作为传力的媒介,充分放大了作用于带材表面上的等效压力,发生塑性变形后合金表面产生了大量的剪切带.基于倒空间和实空间的同步辐射X射线衍射分析,在塑性变形后,合金结构的致密度增大,过剩自由体积被排出,并由此揭示了Fe₇₈Si₉B₁₃金属玻璃在短程及中程尺度上原子协同重排行为.结合高分辨透射电子显微镜观察的结果, Fe₇₈Si₉B₁₃金属玻璃在发生塑性变形后,结构不均匀的程度将会加剧.此外,不同于单轴加载下金属玻璃的加工软化, Fe₇₈Si₉B₁₃金属玻璃在发生局部塑性变形后,维氏硬度增大,表现出局部的加工硬化行为.从自由体积的角度看,合金表面的大量剪切带可能是由于剪切带影响区域的重叠和交叉发生相互作用,并加速原子迁移,...     

基于分数阶微分流变模型的非晶合金黏弹性行为及流变本构参数研究

近年来, 基于非晶合金名义弹性区的流变力学行为探索其结构及形变机理是非晶合金领域研究的热点之一. 本文根据非晶合金结构不均匀性的特征, 提出能够比拟树状分形网络结构的分数阶微分流变模型研究非晶合金的黏弹性行为. 通过室温纳米压痕实验, 对三种不同泊松比和玻璃化转变温度的非晶合金的黏弹性变形行为进行了研究. 实验结果表明: 在表观弹性区, 非晶合金的变形表现出与加载速率相关的线性黏弹性性质. 根据Riemann-Liouville分数阶微积分定义, 分别由分数阶微分及整数阶Kelvin模型对实验结果进行了分析. 分析结果表明, 相对于整数阶流变模型, 分数阶微分流变模型能更精细地表征材料的黏弹性变形特征; 在流变模型参数中, 黏性系数η_A和分数阶次α反映出材料的流变特性和流动趋势, 流变参数与玻璃转变温度、泊松比之间具有较好的相关性, 上述相关性有助于从微观结构角度理解材料塑性与泊松比的关联.