关键词： 光子晶体光纤   表面等离子体共振   传感器   有限元法  

摘要： 生化物质的检测和分析在科学研究、食品安全、医疗诊断和环境保护等方面具有重要的地位。近年来，基于表面等离子体共振效应传感器的研究成为生化材料检测领域的热点之一，尤其是对未标记的生化物质进行实时检测。金属填充光子晶体光纤(Metal-filled photonic crystal fiber, MPCF)集表面等离子体效应和光子晶体光纤灵活的结构设计于一体，为生化物质的检测和分析提供了新的思路。本文设计了两种可用于测量未知生化分析物折射率指数的金纳米层光子晶体光纤传感器，运用了基于有限元方法的COMSOL Multiphysics软件对所设计传感器的特性进行了分析和结构优化。论文主要内容如下： 首先，综述了光子晶体光纤和表面等离子体共振器件的发展状况，分析了基于金属填充光子晶体光纤表面等离子体传感器的优点。 其次，基于麦克斯韦电磁理论，给出了光子晶体光纤表面等离子体共振传感的基本原理与检测方法，分析了对光子晶体光纤进行选择性填充的方法。 最后，设计了两种可进行自我校准的金纳米层光子晶体光纤传感器，一种是通过选择不同的光纤芯导模式进行自我校准，从而提高测量精度，所测液体折射率指数范围是1.33-1.45，传感器灵敏度有望达到10448.5nm/RIU;另一种光子晶体光纤传感器是通过选择不同的等离子体模式进行自我校准，实现高线性度与精确度测量，所测液体折射率指数范围为1.46-1.485与1.50-1.52，在不同折射率指数范围，该传感器灵敏度有望达到4354.3nm/RIU和4240nm/RIU。 利用本文设计的基于表面等离子体共振效应的金纳米层光子晶体光纤传感器有望实现对未知生化液体进行实时的高灵敏度测量，进一步对基于MPCF的生化传感器的研发有望成为特种光纤领域的下一个研究热点。

关键词： 电沉积   纳米孪晶Ni   显微结构   五次孪晶   热稳定性  

摘要： 纳米孪晶结构金属材料具有高强度、优良延展性等力学特性,同时兼具优良导电性、耐腐蚀性等物理性能，使其在改善传统工程材料各方面性能以及开发新型结构材料方面具有极大的发展潜力和广泛的应用前景，纳米孪晶科学技术已成为近年来前沿科学领域的研究热点。本文利用直流电沉积技术，成功的制备出了具有高密度纳米孪晶结构的纳米晶Ni,结合X射线衍射技术、扫描电子显微学、透射电子显微学等方法对电沉积纳米孪晶Ni的显微结构进行综合表征，并讨论了力学加载对其显微结构的影响,最后，对纳米孪晶结构的热稳定性进行了分析， 主要取得如下结果： 1)系统分析了电沉积纳米孪晶Ni中的五次对称孪晶结构,获得了纳米孪晶Ni中五次孪晶结构的HRTEM图像和SAED花样;研究了单个晶粒内部五次孪晶的结构特性、分布规律。结果表明,五次孪晶是由5个{1ll}晶体旋转组成，五次旋转孪晶产生的7.35°本征间隙至少由五次孪晶中的2个孪晶界分担;而且分担间隙的孪晶界呈现宽化现象，进而分解为新的孪晶，导致五次孪晶晶粒在整体形状上表现为不完全的五次对称性，呈现出一定的不规则形状。TEM截面形貌分析表明，电沉积纳米孪晶Ni呈现{110}面平行样品表面织构，晶粒为柱状晶分布，柱状生长方向为[110]。通过综合结构表征，给出了五次孪晶在三维空间的结构模型。 2)分析了电沉积纳米孪晶Ni中非共格孪晶界（ITBs）的结构，在电沉积纳米孪晶Ni中的Σ3{112}ITBs上存在以三个{111}面为一组的结构单元，这些结构单元可以看作是按b2：b1：b3的次序在连续的{111}面上排列的Shockley不全位错构成，b1=1/6[11-2]，刃型不全位错，b2=1/6[-211]和b3=1/6[1-21]为混合型位错，b1+b2+b3=0。Σ3{112}ITBs可以看作两组相互分离的倾斜相界，两组相界之间存在9R相结构;由于Ni的层错能较高，一般情况下，9R相宽度相对较窄。ITBs在一定条件下会发生迁移，导致孪晶拓展或退孪晶, ITBs迁移过程中不是整体移动，而是以3或3的整数倍个原子层运动。 3)研究了变形后孪晶结构的演变、位错等内部缺陷与孪晶的相互作用，变形后孪晶界上出现大量位错，位错可沿着孪晶界滑移，当遇到Frank台阶时可形成非共格的孪晶台阶，这些孪晶台阶可以进一步滑移;位错也可以穿过孪晶界使孪晶界变得弯曲。最后对孪晶结构的热稳定进行了分析研究，在400℃及更高温度下退火处理，样品晶粒明显长大而且孪晶密度急剧降低。

关键词： 锂离子电池   正极材料   富锂氧化锰   表面改性  

摘要： 化石燃料危机及环境污染问题迫使人们去寻找新的清洁能源。锂离子电池作为替代石油能源的储能之一，得到大量的关注和研究，并且已在便携式电子设备等许多领域得到了广泛应用，并开始拓展电动汽车等大容量电池市场。但是市场化的锂离子电池正极材料容量低(LiCoO2实际容量在140 mAh g-1，LiMn2O4和LiFePO4的理论容量只有148 mAh g-1和170 mAh g-1)，难以满足电动汽车等对高容量及低成本的要求。近年来，富锂层状材料Li2MnO3-LiMO2(M=Ni，Co，Mn, Fe，Cr等中的一种或者几种)因容量高而成为非常具有发展前景和商业化的下一代锂离子电池正极材料。　　本论文从纳微结构材料出发，以Li2MnO3为研究客体，探索了多种形貌纳米材料的合成条件及规律，并着重考察了如何从表面处理的角度解决Li2MnO3在充放电过程中首次大的不可逆容量损失和析出氧气的问题。主要内容包括:　　(1)在本论文第三章，通过熔融盐法制备了Li2MnO3纳米带，然后首次通过简单的溶胶凝胶法制备了具有共轴结构的LiCoO2/Li2MnO3纳米带，并对其及其中间产物结构和形貌进行了XRD，FESEM和TEM的表征。作为锂离子电池正极材料，共轴结构的LiCoO2/Li2MnO3具有高的放电比容量(180 mAh g-1)和优异的循环性能，即使是在充电电压高达4.8V这样的条件下。所以该复合材料在实际应用中还具有防止过充造成安全问题的好处。该研究中的的合成方法也可以用来合成具有共轴结构的其他材料，例如LiCoO2/LiMn2O4纳米线和纳米管。　　(2)在本论文第四章，通过MnCO3微米立方体做模板，首次报道合成了Li2MnO3纳米片，并观察和研究了其生长过程。为了解决Li2MnO3首次充放电过程中的不可逆容量损失，在在其表面包覆了一层不含有Li但能进行Li离子嵌入和脱出的材料:FePO4。作为锂离子电池正极材料，该FePO4@Li2MnO3纳米复合物具有高的首次充放电比容量和优异的循环性能。由于在放电过程中，FePO4可以嵌入那些无法嵌入Li2MnO3的锂离子，这大大降低了Li2MnO3首次充放电的不可逆容量损失。最重要的是，这一方法也可应用于富锂了材料Li2MnO3-LiMO2。同时由于该复合材料的原料Fe和Mn在自然界中含量丰富，因此该复合物的生产成本很低，而且不会对环境产生污染。　　(3)在本论文第五章，通过MnCO3微米球做模板，首次报道合成了孔状的Li2MnO3微米球，并首次在其表面包覆了一层多孔状的Co3O4。作为锂离子电池正极材料，在2.0-4.8V电压区间，该核壳结构的Co3O4@Li2MnO3具有高的首次充放电库伦效率和优异的循环性能。其首次充放电比容量分别是183 mAh g-1和178mAhg-1。在2.0-4.6V电压区间，50次循环后Co3O4@Li2MnO3的容量衰减很少。本文提出通过核Li2MnO3和壳Co3O4的协同效应解决Li2MnO3首次库伦效率低和析O2的问题，该方法也可推广到富锂材料Li2MnO3-LiMO2。

关键词： 核壳结构   中空结构   微波吸收   锂离子电池   透射电子显微镜  

摘要： 设计和控制合成具有特殊形貌的纳米材料是当前材料科学领域及人类社会不断前进发展的驱动力。核壳结构的纳米材料因其不同于或优于单个组分的性能,可以实现人们在纳米尺寸对材料结构和性能的设计及优化,已经成为目前新材料领域的一个研究热点。将核壳材料中的核体去除而得到的中空结构材料具有密度低、比表面积大、表面渗透性好等特点,已在许多高科技领域具有广阔的应用前景。核壳结构纳米材料和中空结构纳米材料特殊的物理和化学性能不但与各组分的种类有关,而且还受到材料的形貌、尺寸和结构的影响。因此研究如何制备形貌、粒径可控,结构特殊的纳米材料,对于发展其功能性的应用具有重大意义。本文基于这个研究思路围绕多组分、多级结构的纳米材料,制备了系列具有多级结构的双壳层核壳结构和海胆状中空核壳结构纳米材料,并分别研究了他们的吸波性能和电化学性能。主要研究内容及结论如下：1.采用Stober法和水热反应制备了一种由尖晶石Fe304纳米粒子为核和四方金红石Sn02为双壳层构成的具有分级结构的双壳层中空核壳Fe3O4@SnO2复合微球。通过控制反应条件可以制备得到具有不同内核大小、内部空腔体积和内外壳层厚度的双壳层核壳结构复合微球,并表征了其尺寸、形貌、微结构、晶体结构和磁学性质。电磁参数的研究结果表明,几何结构对于复合材料的吸波性能有重要影响。相对于纯Fe304和核壳结构Fe3O4@SiO2复合微球,双壳层核壳结构Fe3O4@SnO2复合微球具有优良的吸波性能。在材料厚度为2mm时,最大反射损耗为-36.5 dB,反射损耗超过-20 dB的频带宽度达到了8.5 GHz。这些结果显示双壳层核壳结构的复合微球可作为密度小、吸收强、频带宽的纳米复合吸波材料,将在吸波材料领域具有极大的应用潜力。2.通过溶胶凝胶法及后续的水热反应制备了由超薄的纳米片组成的表面形成的海胆状中空Li4Ti5O12微球,该微球直径约为500 nm,比表面积为140m2g-1,并表征了其尺寸、形貌、微结构和晶体结构。对于不同反应阶段产物的形貌进行分析,并考察了海胆状中空微球的形成过程,进而提出了可能的形成机理。电化学测试的研究结果表明,几何结构对于负极材料的电化学性能有重要影响。这种具有超高比表面积的海胆状中空Li4Ti5O12微球在20 C的高倍率下容量高达120mAhg-1,而且较商用Li4Ti5O12颗粒具有更加优异的循环稳定性。不同充放电状态海胆状中空Li4Ti5O12微球的原位EELS分析表明,当尖晶石结构Li4Ti5O12转变为岩盐结构Li7Ti5O12时仅有一部分Ti4+离子被还原成Ti3+,而其他的则仍然保持Ti4+。这些结果表明这种海胆状中空Li4Ti5O12微球可以作为锂离子电池的负极材料,这对设计、制备新型的电极材料有着十分重要的意义。

关键词： 光子微结构   光波导   离子注入   聚焦质子束写入   飞秒激光写入   聚焦离子束刻蚀  

摘要： 光子微结构是能够控制光子运动的微米、亚微米量级的结构,是目前国际上光学研究领域的前沿和热点之一,它通过人工方法在均匀的光学材料引入折射率的变化来调制光在结构中的传输模式,从而实现光学信号的传递、放大、探测、传感等,在光通信、计算和超快速信息处理等领域具有广泛的应用前景。在光学材料中,将多种功能的光子微结构结合在一起制备具有整体功能的光子集成芯片,可以实现光学器件的小型化、集成化。因此,制备高性能的功能光子微结构是实现光子集成芯片的基础。 目前,应用于制备光子微结构的方法主要有载能离子束注入、飞秒激光写入、聚焦离子束刻蚀、离子交换等,运用这些制备方法已经在多种材料上实现了不同功能的光子微结构,例如多层介质膜、光波导、光学微腔、光子晶体等。多层介质膜在一维方向上存在折射率突变,对于不同波长的光通过折射率的突变以及介质膜的厚度对光的传输进行调制,对特定波长的光可以增强透射或者反射;光波导是一种由低折射率区域包裹高折射率区域,光在界面上发生全反射被限制在微小区域内传输的光学结构;光子晶体是一种人造的具有光子带隙特性的结构,它通过人工的引入周期性的折射率变化对光在结构中的传输进行调制;光学微腔是一种尺寸在微米或者亚微米量级的光学谐振腔,它利用在不均匀界面上光传播的反射、散射或衍射等效应,将光长时间限制在特定空间内传输的微小器件。 载能离子束注入是一种成熟的材料表面改性技术,其主要依靠载能离子与材料的相互作用在衬底材料中沉积能量,导致材料的结构发生变化,从而引起折射率改变。该技术已经成功的在多种光学材料中制备了光波导结构,例如玻璃、单晶、多晶陶瓷、聚合物、半导体材料等。此外,利用聚焦的载能离子束写入光学材料可以实现材料折射率的微区改变,从而可以省去复杂的光刻、掩膜工艺,制备的通道光波导结构的对称性也比较高;飞秒激光写入采用高光密度的近红外飞秒脉冲激光与透明光学材料相互作用,产生非线性吸收改变透明光学材料的结构,引起材料的折射率变化,该技术适用于大部分透明光学材料,折射率变化形式根据写入条件和材料性质的不同主要分为两种：一种是在飞秒脉冲激光写入区域折射率降低,人们通常写入两条飞秒烧蚀痕迹,痕迹包裹的区域形成通道光波导,另一种是在飞秒激光写入区域折射率增加,在烧蚀区域形成对称性较高的通道光波导结构;聚焦离子束刻蚀技术是将高能带电离子聚焦到样品加工区域,通过高能带电离子的动能对样品加工区域进行轰击,将样品表面的原子从样品表面分离出去,达到对样品进行加工的目的,该技术适用于各种材料,是加工光学微腔以及光子晶体等光子微结构的有效手段,与载能离子束注入等材料改性技术相结合,可以制备出功能更加复杂多样的光子微结构;离子交换借助于离子置换反应将样品中的离子与溶液中的离子进行交换,从而在样品表面形成一层高折射率的区域,从而形成光波导结构。 光子微结构依靠折射率的变化对光信号进行调制,因此样品制备方法对材料折射率的精确改变至关重要,这直接影响到光子微结构的光学性质,所以研究光子微结构的制各及其导波特性具有重要的意义。 本文主要研究了透明光学材料中波导、光子晶体微腔结构的制备方法和特性,利用飞秒激光写入在ZnS、Nd:YAG、KTP晶体中制备双线型或包层光波导结构,利用载能离子辐照技术结合金刚石刀精密切割技术在ZnS晶体中制备脊型光波导结构,利用聚焦质子束写入技术在GLS玻璃中制备通道光波导结构,使用端面耦合装置测试在不同波长条件下光在波导结构中的传输模式以及传输损耗,通过测量波导的数值孔径获得波导的最大折射率变化,进行波导区域的折射率重构,并使用有限差分光束传播方法(Finite Difference Beam Propagation Method, FD-BPM)对波导的传输模式进行模拟计算,并与实验结果进行对比;利用载能离子束注入技术结合聚焦离子束刻蚀技术在Nd:YAG晶体中制备了光子晶体微腔结构,使用棱镜耦合装置对离子注入层的暗模特性进行分析,利用Rsoft软件中的BandSOLVE1.3模块来计算光子晶体结构的带隙情况,使用扫描近场光学显微镜(SNOM)测量该光子晶体微腔结构的近场光强分布,使用共聚焦显微镜对结构区域的荧光性质进行分析。 主要结果如下： 硫化锌(ZnS)是一种性能优良的中红外光学晶体,其机械性能优良,不易潮解,化学稳定性良好。使用飞秒激光写入技术在ZnS晶体上制备了双线型通道光波导,在632.8nm波长下,对不同制备参数的波导结构进行导波模式分析和损耗对比,发现了各制备条件对波导导波特性的影响情况,获得了优化飞秒激光写入波导质量的途径;利用飞秒激光写入技术在ZnS晶体中制备了不同尺寸的圆形包层光波导,在中红外波长下(-4gm)测试其导波特性,其中在直径-50μm的包层波导结构中以单模模式传输,通过测量该波导结构的数值孔径获得波导区域的

关键词： Nanostructures   Electroforming   Copper oxide  

摘要： Nanoparticles/nanocrystals have been recognized by their remarkable and technologically attractive properties which are different from those of bulk materials due to their ultra large surface area and extremely fine nanostructure. Highly sophisticated properties such as optical, magnetic, electronic, catalytic, mechanical, chemical and tribological properties can be obtained by advanced nanostructured coatings, making them desirable for industrial applications. This thesis encompasses the fabrication of nano/micro-structures of cuprous oxide (Cu2O) including nanocrystals, nanowires, nanocrystalline coatings and co-deposition of Cu2O/Cu by electrodeposition. The investigation in this thesis involved a systematic study by using a simple two-electrode system with copper sulphate as the electrolyte at pH 4.0 at room temperature and without the aids of any additive. The substrates under investigation included silicon wafer, stainless steel plate, highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) and silver wire. By changing the kinds of the substrates, deposition modes, and deposition potentials, different types of nano/micro-structures of Cu2O were ***-to-micron sized Cu2O single crystals were fabricated on an Au/Pd sputter-coated silicon wafer and stainless steel cathode. Different morphologies of the crystals were studied and their structural characterization was performed. The Cu2O crystals were generally of an octahedral shape. A growth mechanism was proposed to explain the morphologies of the observed nano/micro-structures. The effect of the electrodeposition parameters such as deposition voltage and deposition time, on the size of the crystals and their coverage on the substrates was examined. Highly aligned Cu2O nano/microwires were fabricated on the step edges of the HOPG substrate. With the same deposition potentials, longer deposition time would increase the diameter of the wires. Various crystal morphologies including flower-like and butterfly-like stru

关键词： 锂硫电池   碳纳米管   活性炭   混合碳基材料   循环性能  

摘要： 锂硫二次电池作为新一代储能体系，具有绿色环保，材料来源广泛，储能容量高等优点，被社会各界广泛关注。但其离实际的商品生产和生活使用还存在一定的应用距离。首先，单质硫为导电绝缘体，不能单独作为正极材料使用，其次，充放电过程中的中间产物多硫化物易溶于有机电解液，发生穿梭效应，导致正极活性物质的消耗，电池电阻的增大，负极锂片腐蚀致使电池容量减少，循环性能下降等破坏性的影响。 本文利用吸附性能良好的活性炭和导电性能优秀的碳纳米管这两种碳基材料，设计构造“球”、“网”结合的高比表面积新型碳基材料，采用高压釜密封聚四氟乙烯罐和管式炉煅烧两种方式进行混合热处理，对硫单质分别进行了单碳材料负载和混合碳材料负载，并通过扫描电镜、热重分析、红外分析、XRD等表征手段对碳/硫复合正极材料进行形貌、载硫量、表面官能团以及硫颗粒分散状况的表征，并在0.1C下进行充放电测试。 分别制备了碳纳米管/硫复合材料（CNTs/S）、活性炭/硫复合材料（AC/S）和碳纳米管-活性炭/硫复合材料（CNTs-AC/S）三组电池正极材料。在相同碳硫比的制备条件下，通过亲水碳纳米管/硫、疏水碳纳米管/硫复合材料的TG曲线的对比，得出结论：亲水碳纳米管载硫量较高，但疏水碳纳米管/硫的放电容量较高，其中载硫量为59.7%的CNTs-B/S-5首次放电比容量最优，为183.6mAh·g-1，循环测试过程中，碳纳米管/硫材料在初始几次的循环中进行的是活化过程，放电容量上下波动大;对不同载硫量的活性炭/硫复合材料进行充放电循环测试，0.1C循环20次后容量损失了10%左右，优于碳纳米管/硫复合材料，但放电容量却相对较低;将活性炭和碳纳米管按不同比例混合，在相同的碳硫质量比（1:5）制备条件下得到载硫量不同的碳纳米管-活性炭/硫复合材料，随着碳纳米管所占比例的增大，材料的载硫量随之提高，但碳纳米管所占比例最少的CNTs-AC/S-20%的循环性能最好，其载硫量为60.8%，首次放电比容量为133.6mAh·g-1，0.1C循环20次后，容量损失14%，循环稳定后（6次）的疏水碳纳米管/硫复合材料（CNTs-B/S-5）、活性炭/硫复合材料（AC/S-5）和碳纳米管-活性炭/硫复合材料（CNTs-AC/S-20%）进行比较：CNTs-AC/S-20%的循环性能最好，循环20次后的容量损失为2%，优于CNTs-B/S-5（容量损失12%）和AC/S-5（容量损失6%）。

关键词： 纳米线   碳热还原   β-SiC   变量   生长机理  

摘要： 近些年来SiC一维纳米材料已成为国内外的研究热点，这是因为其不仅继承了块体SiC材料的良好性能，如高熔点、高硬度、低密度、良好的热稳定性以及优异的高温性能和力学性能等，而且因其独特的形貌和结构特征，使其具有一些特殊的物理和化学性质，在高温结构材料、微纳米电子器件、催化等方面具有广泛的应用前景。因此，对一维SiC纳米材料的研究具有重要的意义。 本文以球磨后的微纳米粉体石墨、硅和二氧化硅为原料，以氧化铝、二茂铁、硝酸铁、硝酸镍作为催化剂，在1100-1500℃采用碳热还原法制备出了SiC纳米线。通过多种测试表征手段，如扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱分析(EDS)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析(XRD)等，对已合成产物的成分、形貌以及结构进行了详细的分析和研究。通过调整实验变量，研究了不同反应温度、保温时间、催化剂、真空度以及反应物等多个变量对SiC纳米线生长的影响;结合文献的报道和实验验证，分析了纳米线微结构可控生长的制约因素;最后基于热力学数据的计算和实验产物的表征，还分析了SiC纳米线的生长过程以及生长机理。 经过多种分析测试手段的表征，我们发现：①本方法合成的纳米线长度最长达到了毫米级甚至是厘米级，这是目前所报道的以无机粉体为原料所制备出的一种超长纳米线;②纳米线粗细比较均匀，直径在几十至百纳米级别;③纳米线的形貌主要有直线和弯曲状，但也有分叉等形态出现;④纳米线主要包含碳、硅、氧以及少量的催化剂合金元素;⑤本方法制备的纳米线主要成分为β-SiC;⑥纳米线中含有较多的层错，纳米线表层被厚为2nm的SiOx非晶层所包覆;⑦纳米线的生长方向为<111>方向。 经研究发现，不同变量对纳米线生长影响很大：①对以硅和石墨为原材料而言，在烧结炉中纳米线的最佳生长温度为1400℃，低温时纳米线基本呈现弯曲生长，产量较低，随着温度的升高，纳米线逐渐呈现直线状，且产量较高，当温度高于最佳生长温度时，产物则会呈现短棒状的纳米棒生长，随着反应温度的升高，纳米线的直径也在增大;②随着保温时间的延长，纳米线的产量逐渐增加;③不同催化剂的催化效果不同，其中二茂铁和氧化铝的催化效果较好;④真空度(压力)对纳米线生长的影响与所选的反应温度以及气体过饱和度有关;⑤向硅和石墨体系中添加纳米级的二氧化硅，纳米线的产量明显得到提高;⑥在管式炉中，采用粉体硅、二氧化硅和石墨以及少量的催化剂可以制备出长达毫米级的纳米线。 在热力学计算和纳米线表征的基础上，我们发现：尽管在实验过程中添加了催化剂，但在纳米线的一端并未发现含有催化剂合金元素的大液滴，而催化剂在纳米线的生长过程中发挥了重要作用，SiC纳米线主要是通过气-固反应而生成的，因此我们提出了本文制得的纳米线其生长机理为催化剂辅助的气-固生长机制。

关键词： 碱激发胶凝材料再生水泥砂浆粉矿渣力学性能显微结构  

摘要： 由养护90d硬化水泥浆体和不同灰砂比的水泥砂浆磨制再生水泥浆体粉和再生水泥砂浆粉,通过碱激发制得碱激发再生水泥砂浆粉胶凝材料,研究了原始水泥砂浆的灰砂比(c/s),激发剂种类以及矿渣粉取代再生水泥砂浆粉的含量对碱激发再生水泥砂浆粉胶凝材料强度、物相组成和显微结构的影响。结果表明,在碱的激发作用下,再生水泥砂浆粉中的水泥水化产物可以发生组成和结构重组,形成新的胶凝性产物。用水玻璃作为激发剂较用NaOH作为激发剂可以得到更好的激发效果,由原始砂浆灰砂比较高的砂浆粉制备的胶凝材料较灰砂比低的砂浆粉胶凝材料的强度更高,用部分矿渣粉代替水泥砂浆粉可以显著提高碱激发再生水泥砂浆粉胶凝材料的强度。

关键词： B4C   SiB6   热压烧结   原位增强  

摘要： 采用Si作为烧结助剂,利用热压烧结技术烧结制备了SiB6-B4C陶瓷复合材料。采用热力学计算、XRD物相分析,结合SEM图片,探讨了Si-B4C陶瓷的烧结过程和机理。结果表明:Si有助于促进B4C陶瓷的致密化烧结,原位生成的SiB6有助于B4C陶瓷机械性能的提高;Si的最佳加入量为10wt%;预烧处理对Si-B4C陶瓷烧结有利,1000～1400℃预烧8 h后制备的B4C陶瓷弯曲强度447.3 MPa,断裂韧性4.42 MPa·m1/2,HRA硬度为94。