激光快速烧结合成A(WO4)2(A=Zr2+,Hf2+)的特性研究

利用二氧化碳激光快速凝固技术合成了负热膨胀材料ZrW2O8和HfW2 O8,Raman光谱和X射线衍射分析表明激光烧结合成的ZrW2 O8为正交相,压应力的大小估计在0.4～0.5 GPa之间,激光烧结合成的HfW2 O8,主要为立方晶系,含有极少量的正交系,压应力的大小估计在0.6 GPa左右,这是由于样品在快速凝固的过程中受到了压应力造成的.由于压应力的影响,二氧化碳激光快速凝固技术更适合HfW2O8的制备和合成.     

石墨烯和铂/石墨烯的合成及其表征

以天然鳞状石墨为原料,采用化学氧化法合成氧化石墨,在此基础上采用低温热解膨胀结合微波加热乙二醇还原法合成石墨烯(Gr)以及铂/石墨烯(Pt/Gr)复合材料。SEM和TEM显示所制备的石墨烯为层状结构的半透明薄膜。采用X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)分别确定氧化石墨、膨胀石墨及石墨烯表面含氧官能团的数量和性质。以所制备的碳氧原子比5.94的石墨烯作为载体制备出可用于质子交换膜燃料电池的高负载量的Pt/Gr催化剂,在铂载量高达60%时,表面铂粒子依然具有高分散性,平均粒径为3.8 nm。     

第一性原理计算钛酸铅A位掺杂对其负热膨胀性的影响

近年来,实验发现钛酸铅基材料具有负热膨胀性,且其热膨胀程度会受到掺杂元素的影响. 目前所研究的A位掺杂体系中,仅Cd原子掺杂能使钛酸铅负热膨胀性增强. 所以研究A位掺杂钛酸铅,比较Cd原子与其他原子在掺杂钛酸铅时化学键的异同,有助于深刻理解钛酸铅负热膨胀的本质. 本文利用第一性原理,分别优化了Sr、Ba、Cd掺杂钛酸铅的晶格常数,计算了它们的态密度和电荷密度. 结果表明Cd―O键的共价性强于Pb―O键,而Ba―O键和Sr―O键几乎呈离子性,Ba/Sr对Pb的替代削弱了化合物的共价性,降低了自发极化强度. 与实验测量的热膨胀系数对比可以发现,A位原子与氧原子之间的共价性增强,化合物负热膨胀程度升高;若A位原子与氧原子之间的共价性削弱,负热膨胀程度降低. 可见A位原子与氧原子之间的共价性影响了钛酸铅基化合物负热膨胀性.     

Zn(NCN)单轴的负热膨胀性及机理研究

负热膨胀(NTE)是一种反常的物理现象, 已在合金和框架结构化合物等材料中被观察到, 但NTE材料的种类仍然有限. 本文合成了一种单轴NTE材料Zn(NCN), 该材料在c轴方向及在100~475 K下的热膨胀系数为-3.35×10^?6 K^?1, 而a轴和b轴方向则呈低热膨胀性, 体积具有低的热膨胀系数[6.13×10^?6 K^?1(100~475 K)]. 通过同步辐射X射线衍射、 扩展X射线吸收精细结构和拉曼光谱等方法, 研究了Zn(NCN)的NTE机理. 结果表明, Zn—N键具有明显的横向振动, 一些低频振动模Grüneisen参数为负值. 直接的实验证据表明, N=C=N的横向振动以及准刚性ZnN₄四面体的耦合旋转和扭摆导致了c轴方向的NTE.     

微波辅助合成石墨烯/氧化镍复合材料及其表征

本文通过微波辅助的方法,快速而有效地在热膨胀石墨烯(RG)的缺陷上原位合成氧化镍纳米颗粒,形成石墨烯/氧化镍复合材料(RG/NiO)。利用X-射线衍射(XRD),拉曼光谱(Raman),傅里叶变换红外(FTIR),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),热重-差热(TGA-DSC)对所制备样品的结构、形貌和NiO含量在复合材料中的含量进行表征。结果表明,热膨胀石墨烯层数约7~8层,层间距约为0.35nm,缺陷多,在水热和微波处理后抗氧化性明显变差。复合材料中氧化镍颗粒平均粒径为25nm,均匀而密集地分散在石墨烯平面上,同时在复合材料中的含量为19.8%。     

Phase transition and thermal expansion property of Cr_(2-x)Zr_(0.5x)Mg_(0.5x)Mo_3O_(12) solid solution

Compounds with the formula Cr2-xZr0.5xMg0.5xMo3O12（x = 0.0, 0.3, 0.5, 0.9, 1.3, 1.5, 1.7, 1.9） are synthesized, and the effects of Zr4＋ and Mg2＋ co-incorporation on the phase transition, thermal expansion, and Raman mode are investigated. It is found that Cr2-xZr0.5xMg0.5xMo3O12 crystallize into monoclinic structures for x 〈 1.3 and orthorhombic structures for x _〉 1.5 at room temperature. The phase transition temperature from a monoclinic to an orthorhombic structure of Cr2Mo3O12 can be reduced by the partial substitution of （ZrMg）6＋ for Cr3＋. The overall linear thermal expansion coefficient decreases with the increase of the （ZrMg）6＋ content in an orthorhombic structure sample. The co-incorporation of Zr4＋ and Mg2＋ in the lattice results in the occurrence of new Raman modes and the hardening of the symmetric vibrational modes, which are attributed to the MoO4 tetrahedra sharing comers with ZrO6/MgO6 octahedra and to the strengthening of Mo-O bonds due to less electronegativities of Zr4＋ and Mg2＋ than Cr3＋, respectively.     

1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯晶体热膨胀各向异性的模拟研究

对新型钝感高能炸药组分1,1-二氨基-2,2-二硝基乙烯（FOX-7）,考察并选择了适用的分子力场和超晶胞初始构型,通过303K-378K温度范围在NPT系综下的分子动力学模拟（MD）,得到常压下各温度的FOX-7晶体平衡构型,发现随温度升高晶体内分子的取向和堆积方式不变;通过线性拟合求算出线膨胀系数,发现αb明显较大而αc与αa接近但不相等;接着采用密度泛函理论(DFT)方法随各向棱长膨胀的能量变化进行了模拟计算,发现得到的能量变化成各向异性并与各向热膨胀系数相关,从而建立FOX-7晶体特定分子堆积模式与热膨胀各向异性的关联。     

液体光击穿阈值的研究

运用声学基础理论,讨论了激光入射到液体中,激光能量与声信号强度间的变化关系.发现激光能量与声信号强度之间存在着对数线形关系.根据液体中光声信号的连续性,得到了一种求取液体光击穿阈值的新方法.     

为2007年亚奥赛物理实验命题的体会

笔者被聘为2007年亚奥赛物理实验命题,经过半年多的努力终于将科研成果——激光测温合理地转换为一个奥赛实验试题——干涉法测量玻璃热膨胀系数和折射率温度系数,本文主要介绍了命题过程及体会.     

煤颗粒热膨胀量与破碎特性的研究

煤颗粒的热膨胀破碎特性直接影响流化床锅炉的运行效率.本文利用热机械分析仪(TMA)测定了不同种类不同密度的型煤和原煤的热膨胀特性,并对部分破碎微观形貌进行了FSEM观察;通过旋转炉内的燃烧试验研究了热膨胀特性和破碎的关系.研究表明,煤颗粒在燃烧过程中其热膨胀破碎主要发生在挥发分析出阶段;内部挥发分的析出会使颗粒内压增大而产生膨胀,进而产生细小裂纹并破碎;挥发分越高,颗粒密度越大,其热膨胀形变率越大,越容易发生破碎现象;主要挥发分析出后热膨胀引起的破碎可以忽略.