可控?zé)崤蛎洸牧峡焖僦苽?、性能改善及功能化研?pdf

1、大多數(shù)材料的熱脹冷縮特性導(dǎo)致了器件的熱應(yīng)力、微裂紋，器件的性能因此下降甚至失效。具有反常熱學(xué)性質(zhì)的負(fù)熱膨脹材料得到廣泛的研究，用來制備低熱膨脹或近零熱膨脹材料，從而降低器件的熱應(yīng)力，提高器件的熱穩(wěn)定性能。然而，目前負(fù)熱膨脹材料仍未得到大量的應(yīng)用，主要原因是負(fù)熱膨脹材料存在一些亟待解決的缺點:比如，制備過程繁瑣、成本和能耗高、材料的穩(wěn)定性能差、相變溫度點高、吸水后導(dǎo)致力學(xué)性能下降并失去負(fù)熱膨脹性能，功能單一等等。
　　在這篇論文中，

2、詳細(xì)研究了Zr2P2WO12和Ca1-xSrxZr4P6O24的反應(yīng)過程控制來實現(xiàn)快速制備、Y2Mo3O12摻雜Ce3+的吸水性能、熱膨脹及發(fā)光性能的改善、可控?zé)崤蛎洸牧螦l-Zr2（WO4)(PO4)2與(1-x)NaAl(MoO4)2-xNaEr(MoO4)2的功能化—電學(xué)性能與發(fā)光性能。
　　一、可控?zé)崤蛎洸牧系姆磻?yīng)過程控制，實現(xiàn)快速制備
　　具有負(fù)熱膨脹性能的Zr2P2WO12和可控?zé)崤蛎浶阅蹸a1-xSrxZr4P

3、6O24的制備過程容易形成中間相ZrP2O7，導(dǎo)致制備過程需要多步的預(yù)燒結(jié)-研磨-燒結(jié)，制備的成本和能耗很高。通過控制反應(yīng)路徑，避免中間相ZrP2O7的形成，實現(xiàn)了在幾分鐘內(nèi)就能快速合成純相的陶瓷。特別是對于合成Zr2P2WO12，3分鐘就可以合成純相的陶瓷樣品，顆粒均勻。對于合成的Ca1-xSrxZr4P6O24，陶瓷氣孔率較低。
　　二、負(fù)熱膨脹材料Y2Mo3O12摻雜Ce3+的吸水性能、熱膨脹及發(fā)光性能改善
　　對于Y

4、2Mo3O12的吸水和熱學(xué)性能改善，我們選用了更大半徑的離子Ce3+(103pm)，探討結(jié)晶水吸附的位置及其對晶體結(jié)構(gòu)、晶格振動、結(jié)合能和熱膨脹性能的影響。隨著Ce3+含量的增多，Y2Mo3O12的晶體結(jié)構(gòu)空間群由Pbcn轉(zhuǎn)化為Pba2。對于空間群相同的樣品，晶格常數(shù)隨著Ce3+含量的增加而變大。Ce進(jìn)入晶格后，Y3d的結(jié)合能減小的值比Mo3d的大，結(jié)合考慮它們(Ce3+/Y3+/Mo6+)的價態(tài)和離子半徑的差別，說明Ce3+占據(jù)Y3+

5、的位置比較合理，這種取代有效地排斥了結(jié)晶水。這一結(jié)果也說明了結(jié)晶水中的O2-與Y3+比較靠近，H+與Y-O-Mo中的O2-通過H鍵結(jié)合。從對比摻雜Ce3+量的變化和拉曼峰的變化，我們得到結(jié)晶水?dāng)?shù)目可以用拉曼峰半高寬的變化進(jìn)行量化，說明拉曼譜可以作為一個有力的工具來量化結(jié)晶水的數(shù)目。隨著Ce3+含量的增多，Y2Mo3O12對應(yīng)于釋放結(jié)晶水過程的熱膨脹明顯減小。Y2Mo3O12只對紫外光敏感，隨著Ce3+含量增多，在可見光區(qū)增加明顯的吸收能

6、力，同時光致發(fā)光的強(qiáng)度增大，并且出現(xiàn)對應(yīng)于新的吸收波段的區(qū)域出現(xiàn)較強(qiáng)的光致發(fā)光帶。然而，當(dāng)Ce3+含量增加到6mol％時，則濃度淬滅，發(fā)光強(qiáng)度突然降低。
　　三、可控?zé)崤蛎洸牧螦l-Zr2(WO4)(PO4)2和(1-x)NaAl(MoO4)2-xNaEr(MoO4)2的功能化—電學(xué)性能與光學(xué)性能
　　負(fù)熱膨脹材料Zr2(WO4)(PO4)2與金屬Al復(fù)合制備具有可控?zé)崤蛎浐蛯?dǎo)電性能的金屬陶瓷。首先采用共沉淀法制備納米Zr2

7、(WO4)(PO4)2粉末,然后將其粉末與商業(yè)化的Al粉（用200目的篩子篩選）混合并與適量的酒精研磨成粉末，將得到的粉末冷壓成片，燒結(jié)得到金屬陶瓷Al-Zr2(WO4)(PO4)2。研究結(jié)果顯示Al與Zr2(WO4)(PO4)2沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，顆粒均勻分布，熱膨脹系數(shù)連續(xù)可調(diào)。對于陶瓷的阻抗測試顯示，在Al含量較低時，樣品表現(xiàn)出電容的特性;當(dāng)含量較高時，樣品表現(xiàn)出電阻的特性，也就是其電學(xué)性能得到很好的調(diào)控。
　　單斜相NaAl