关键词： 力电耦合   铁电材料   边界条件   模拟  

摘要： 根据层状微结构材料的特性 ,给出层片电介质材料的力电边界条件 ;推导在外加力电载荷下 ,铁电单元体的力电响应关系以及其组成的各层材料的局部力电场 ,得到其解析解 ;计算不同铁电层体积分数和相对弹性模量情况下 ,对材料宏观载荷场的响应。随着铁电层体积分数的减小 ,电位移和应变响应的幅度都随着减小 ,而材料弹性模量的改变对材料的铁电性的影响相对较小 。

关键词： 锂修饰的钙掺杂钛酸铅(Li—CPT)   阻-湿敏感纳米薄膜   原子力显微镜(AFM)   显微结构  

摘要： 利用溶胶-旋涂镀膜技术,以Li2CO3,Ca(OAc)2,Pb(OAc)2,和Ti(O-nBu)为起始物,制备了锂修饰的钙掺杂钛酸铅湿敏纳米薄膜(Li+-CaxPb1-xTiO3,缩写为Li-CPT,在850℃／1h条件下烧结成瓷),其中x=0.35,Li／Ti=1／100(mol／mol),获得了很好的电阻-湿敏性能.采用原子力显微镜(AFM)技术,并与激光拉曼光谱仪(LRS)形貌观测相结合的方法,表征了该薄膜的显微结构,探讨了钙掺杂和锂修饰的协同作用对湿敏性能极差的纯钛酸铅(PbTiO3,缩写为PT)进行湿敏改性的可能机理.Li-CPT表面的晶粒平均面积为5μm×10μm,具有网状晶界和较大的表面积,表面粗糙度为(+0.5μm)-(-1.2μm),形成了多晶陶瓷结构和晶格缺陷.Pauling离子半径较小的Ca2+掺杂取代了Pb2+,降低了四方晶相畸变度c／a和不对称性导致的各向异性,消除了冷却过程中内应力引起的薄膜开裂和脱落.少量Li+用作表面修饰,其半径比Ca2+的更小,电荷密度更大,对水分子具有很强的极化作用和吸附作用,在很宽的湿度范围内和外电场的诱导下,水分子被解离,OH-与氧空位结合产生出自由电子参与导电.因而钙掺杂和锂修饰的协同作用使薄膜表现出灵敏度和线性均好的电阻-湿敏性能.

关键词： 复合材料   微结构   细观元法  

摘要： 本文探讨适用于非匀质材料构件微结构分析的一种细观元模型方法。这种方法上机计算的仅是构件宏观剖分的单元与自由度 ,给出的却是微结构组成件上详情力学量。文中还对复合材料构件微结构分析在破坏预测、微结构设计等方面应用进行分析与讨论。

关键词： 烧结温度   SiC-Ni-Graphite   显微结构   力学性能  

摘要： 研究了在不同烧结温度条件下制备的热压Ni-SiC-G复合材料结构和性能的差异.结果表明:烧结温度对试样的显微结构和力学性能有很大影响.根据SEM照片可将复合材料中SiCP/Ni之间固相反应的程度分成3种类型:部分反应、完全反应和过度反应.密度、硬度和抗弯强度随烧结温度的变化趋势较为一致:在1 100℃均达到极大值,在1 200℃均为最小值.在界面部分反应的前提下,材料的密度、硬度和抗弯强度在800℃达到最大值.

关键词： 反应熔体浸渗法   C/siC复合材料   显微结构   摩擦性能  

摘要： C/SiC复合材料由于密度小、耐磨性好、耐高温等一系列优异性能 ,极有希望成为新一代的先进摩擦材料。反应熔体浸渗法由于工艺简单、成本低等优点最适合制造摩擦用C/SiC复合材料。本文采用反应熔体浸渗法制备C/SiC复合材料 ,进行显微结构和X射线衍射分析 ,测试试样的开气孔率、热扩散率及摩擦性能。结果表明材料致密度高 ,开气孔率为 3.14 .4 % ,热扩散率为 0 .0 89cm2 /s。RMI工艺过程中有微小孔洞及裂纹产生。摩擦性能在后几次刹车实验时不稳定 ,还有待进一步提高。

关键词： 反应溅射   纳米晶复合薄膜   微结构   力学性能  

摘要： 采用 Ar、N2 和 SiH4 混合气体反应溅射制备了一系列不同 Si 含量的 Ti- Al- Si- N 薄膜,并采用EDS、AES、XRD、TEM和微力学探针研究了薄膜的微结构和力学性能。结果表明通过控制混合气体中SiH4 分压可以方便地获得不同 Si 含量的 Ti- Al -Si N纳米晶复合薄膜。当 Si 含量达到 3. 5% (原子分数)时,薄膜中出现 TiSix 界面相,造成(Ti,Al)N 晶粒细化,使薄膜力学性能得到提高,硬度和弹性模量的最高值分别为 36.0GPa和 400GPa。进一步提高 Si 含量,薄膜的力学性能逐渐降低。

关键词： 激光诱导   聚合物表面微结构   LIPSS   聚酰亚胺   PI   激光器   纳米微球   毛细力  

摘要： 激光诱导周期性表面微结构（LIPSS）在纳米微结构的制备及液晶取向技术中有着重要应用，通过激光辐照可以在不同的本体材料上直接制备纳米结构，避免了一般光刻工艺的复杂的掩模板制作步骤，工艺简单，无污染，并且有较强的可控性、定位性及选择性。本文采用Nd:YAG激光器的三倍频输出，波长为355nm的偏振紫外脉冲激光，通过二维步进扫描法在聚酰亚胺薄膜表面制备了大面积的激光诱导周期性表面微结构（LIPSS）。采用原子力显微镜获得样品表面形貌信息，测量并统计表面微结构的周期与条纹深度，详细考察了入射激光通量、入射角、扫描速度及步长等因素的改变对LIPSS图形质量及几何尺寸的影响，初步建立了入射激光及扫描参数与微结构尺寸之间的定量关系，并结合LIPSS的形成机理进行了理论分析，总结了实现聚合物薄膜LIPSS快速制备的较优实验条件。在本文实验条件下，偏振激光入射角是决定LIPSS条纹周期值的主要因素，根据实验数据得到拟合关系式。入射激光通量，X方向扫描速度以及Y方向扫描步长对于LIPSS条纹的深度有着深刻影响，其本质在于导致薄膜表面单位面积接受到的激光辐射能量发生变化，进而影响LIPSS条纹的形成。采用355nm激光扫描辐照在聚酰亚胺薄膜表面制备出规整均匀的大面积LIPSS条纹的较优实验条件为：入射角θ在0o～15o，入射通量E为13～15 mJ/cm2，X轴扫描步长LX≥8mm，X轴扫描速度Vx为5～8mm/s，Y轴扫描步长LY为0.010～0.015mm，Y轴扫描速度VY为0.01～0.

关键词： 纳米金属氧化物   微结构   催化   高氯酸铵分解   燃烧性能  

摘要： 制备微结构可控的纳米材料是当今材料科学研究的热点和难点之一,材料的性质不仅取决于材料的化学组成,也取决于材料各组分的凝聚态结构。火炸药的燃烧是火炸药技术的核心,使用少量的燃烧催化剂是调节火炸药尤其是固体推进剂燃烧性能的最佳途径。本论文主要研究不同微结构的纳米催化剂的制备并考察其微结构对火炸药性能的影响,为进一步开发综合性能优异的火炸药新品种奠定实验和理论基础。主要研究内容如下: 通过热分析法筛选出了对高氯酸铵(AP)有良好催化性能的纳米催化剂体系:CuO、CuO、LaCoO。采用不同的反应体系和制备方法分别对三种催化剂进行了微结构控制研究。 采用水相和一元醇两种体系对纳米CuO进行了微结构控制研究。水相体系中利用快速沉淀法和水解法制备了不同形貌、粒径等微结构的纳米CuO。结果表明,在沉淀法中通过改变NaOH的加入温度和加入方式,可以得到分散性良好的球形、纺锤形以及针状纳米CuO;在水解法中通过添加少量的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB),可以得到分散性较好的针状纳米CuO,同时反应物的浓度对产物的粒径有着重要的影响。相比水解法,快速沉淀法制备的纳米CuO具有较高的比表面积,为113m·g,紫外-可见吸收光谱呈现蓝移现象。在一元醇体系中,以Cu(OAc)为反应原料,多种一元醇为溶剂制备了纳米CuO。并重点考察了在异丙醇体系中少量水的加入、反应条件等的改变对纳米CuO微结构的影响。结果表明少量水的加入使产物的形貌由球形变为棒状,加水的时间、加水的量以及沉淀剂的加入等都对产物的粒径和形貌有着较大的影响。在实验的基础上讨论了反应机理,提出了在不加水和加水条件下的反应历程。 利用乙二醇和水相两种体系制备了不同微结构的纳米CuO。在乙二醇体系中重点考察了稳定剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和少量水的加入对产物结构的影响。结果表明加入PVP后可以获得分散性良好的针状产物,加入少量水后产物由针状变为短棒状。稳定剂的种类、分子量、加入量,水的加入量,反应物的浓度等都对产物的微结构有着重要的影响。水相体系中铜源不同,产物的结构也不同。当以Cu(OH)作为铜源时,通过改变NaOH溶液的加入量,可以分别得到长针形、多边形的纳米CuO。而以CuO为铜源时,用水合肼还原得到的为粒径较大但分布均匀的立方体CuO。体系中其它离子的存在导致产物的形貌和粒径发生变化。 采用硬脂酸法和共沉淀法对纳米LaCoO进行了微结构控制研究。共沉淀法中改

关键词： PZT   sintering   microstructure  

摘要： PZT ceramics, Pb(Zr1-xTix)O-3, are good dielectrics and piezoelectric materials. These properties reach a maximum in the morphotropic phase boundary (MPB), where phase coexistence occurs. The width of this coexistence region was found to be dependent on the size of the ferroelectric domain, through the size of the grains, within the relation that the larger the domain size, the shorter the coexistence region 1 [Scares, M. R., Senos, A. M. R. and Mantas, P. Q., Phase coexistence region and dielectric properties of PZT ceramics. J. Eur. Ceram. Soc., 2000, 20, 321-334].(1) In turn, a shorter coexistence region means a higher dielectric permittivity in compositions near the MPB zone (1)[Scares, M. R., Senos, A. M. R. and Mantas, P. Q., Phase coexistence region and dielectric properties of PZT ceramics. J. Eur Ceram. Soc., 2000, 20, 321-334](1) and therefore, PZT ceramics with high densities and large mean grain size are necessary to obtain materials with better electrical properties. Here, a sintering additive of PbO-SiO2 was investigated to produce high dense materials with a good microstructural development, i.e., large grain sizes, at low sintering temperatures. Using 3 wt% of glassy phases, high densities are already observed at 800 degrees C, 82-85%. Above 950 degrees C, the higher the SiO2 content in the glassy phase, the lower the densities. Larger amounts of the glassy phase increases the density at low temperatures and the microstructures are uniform, even after 12 h of sintering time. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

关键词： 氧化锌纳米线   多孔氧化铝模板   电化学沉积  

摘要： 氧化锌(ZnO)是直接带隙宽禁带(E=3.37eV)半导体材料,它的生长温度较低,化学性质稳定,具有大的激子束缚能(～60meV),可实现室温下的紫外受激辐射,在紫外发射器件、紫外激光器件等领域具有广阔的应用前景。一维氧化锌纳米线因其优异的光学、电学等特性,引起了越来越多的关注。近年来,多孔氧化铝由于具有纳米级的孔径、尺寸可调等独特的优点,成为合成纳米材料的一种常用模板,以多孔氧化铝为模板,已经制备出了纳米量级的纤维、纳米棒、金属管、半导体等新型材料。 本工作首先制备了优良的多孔氧化铝有序孔洞阵列;以其为模板,采用直流和交流电化学沉积的方法,在其规则排列的孔中沉积得到锌的纳米线;然后将其在高温下氧化,得到氧化锌的纳米线。利用x射线衍射光谱、扫描电子显微镜等手段研究了它们的微结构性质。 报告的第一章是前言部分。主要讲述了氧化锌材料的性质、制备方法和多孔氧化铝模板合成纳米材料的研究进展。第二章介绍了多孔氧化铝模板的制备及其形貌结构表征。采用阳极氧化法分别在草酸、硫酸电解液中制备了多孔氧化铝膜有序孔洞列阵,利用扫描电镜观察了它们的表面和侧面形貌。交流电化学沉积所用模板的氧化时间为5h。由于用作直流电化学沉积的模板要求具有一定的厚度,方可进行后期操作,所以模板氧化时间均为10h,厚度可达100μm左右。用在直流电化学沉积中的模板,需要将多孔氧化铝膜从铝基体上剥离下来,去除阻挡层,在一面蒸镀电极,然后用三极直流电镀的方法进行电化学沉积。 第三章主要讲述了锌和氧化锌纳米线的制备、形貌和结构表征。利用扫描电镜对锌纳米线的表面形貌进行了表征,发现锌纳米线根植于多孔氧化铝的孔洞中,直径和模板孔径相当。然后将锌纳米线在大气中加热,使其氧化成为氧化锌纳米线。X射线衍射谱测量表明,用电化学沉积方法得到的锌和氧化锌纳米线均为多晶结构,并且发现随着模板孔径的增大和电沉积时间的延长,锌纳米线的x射线衍射谱强度明显增强。测量了多孔氧化铝厚膜和