热电材料综述

论述了Co系氧化物热电材料的结构特征和热电特性。阐述了提高热电材料热电特性的途径以及热电材料在温差发电和制冷方面的应用 ,提出了氧化物热电材料必将成为材料研究亮点的观点。

Ca_3Co_4O_9陶瓷的结构与性能

采用传统固相烧结法制备了Ca3Co4O9陶瓷,并对其显微结构和热电性能进行了研究。实验结果表明,Ca3Co4O9为六角形层状结构,晶胞参数a=5.0,c=10.7,属P型半导体,Seebeck系数和电导率均随着温度的升高而增大。

立方C_3N_4陶瓷第一性原理的计算

本文采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似电子结构计算对立方C3N4进行了研究,结果表明立方C3N4属于间接能隙的半导体,带宽为2.92eV,C和N的电荷分别为0.44和-0.33,键长为0.14771nm,此外,吸收长波限值为147nm,静态介电常数为4.6。通过计算揭示了立方C3N4不仅有较高的硬度、良好的化学稳定性,而且具有较强的红外线穿透性,对材料在耐磨方面及光学领域的应用具有一定的指导意义。

β-FeSi_2基热电材料的研究进展

介绍了β-FeSi2合金的基本特性和制备方法。评述了目前通过不同的元素掺杂可制得N型或P型β-FeSi2基半导体材料以及在热电性能方面取得的重要大进展。其中掺杂Co,B元素可得到N型β-FeSi2基半导体材料,且掺杂Co,在850K最大ZT值为0.4;而掺杂B,高于800K时Z值是未掺杂3￣6倍,在667K最大Z值为1.18×10-4K-1。掺杂Mn,Cu,Al可获得P型β-FeSi2基半导体材料,掺杂Mn在873K时最大Z值达2×10-4K-1;掺杂Cu可缩短β相的生成时间;掺杂Al,在743K获得的最大Z值为1.55×10-4K-1。指出通过结构优化、组分调整,进一步提高β-FeSi2基合金的热电性能。

LiCoO_2陶瓷的结构与热电性能

利用拉曼光谱和扫描电镜对合成的LiCoO2陶瓷分别进行了结构的鉴定以及组织形貌的观察。此外,分别采用四探针法和温差热电势法进行了电导率和Seebeck系数的测定。结果表明LiCoO2为层状的组织结构,属于P型半导体,在测量温度范围,Seebeck系数及电导率均随温度的升高而增大,其中在800K时,Seebeck系数和电导率均达最大值分别为170uV/K和1.06×102Sm-1。

γ-Na_xCo_2O_4陶瓷的结构与性能

以Na2CO3、Co2O3为起始原料,采用固相烧结法制备出了γ-NaxCo2O4(1.0≤x≤1.4)陶瓷。SEM及EDAX显示了γ-NaxCo2O4为层片结构,正的Seebeck系数表明γ-NaxCo2O4陶瓷为P型半导体,且在测量温度范围内Seebeck系数和电导率均随着温度的升高而增大。

Bi-Te基热电材料的研究进展

阐述了Bi2Te3热电材料的基本特性,评述了Se,TeI4,SiC,RE(La,Ce等)的掺杂对BiTe材料热电性能的影响,以及国内外掺杂Bi-Te基热电材料的研究进展。介绍了Bi-Te基合金的制备技术的发展。最后指出通过材料的结构优化、组分调整及制备技术的改进,可以进一步提高材料的热电性能,得到理想的热电优值。

n型热电材料的研究现状

介绍了热电发电和热电制冷的工作原理及效率,对近两年来n型热电材料研究现状进行了概述, 论及了提高热电性能的途径,指出随着能源环境危机的加剧,作为绿色环保的热电材料必将得到优先 研发并将展示出更大的应用前景。

“特种陶瓷工艺学”教学改革初探

填鸭式的传统教学方法在特种陶瓷工艺学授课中存在很多弊端,为此,进行了如下的改革:变传统以教师为中心的教学模式为以学生为主体的启发式教学,优化教学内容,注重学生创新能力及缜密逻辑思维能力的培养。

Na量变化对Na_xCoO_2(x=0.5,0.6)陶瓷电子结构的影响

采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似电子结构计算对NaxCoO2(x=0.5,0.6)进行了研究。结果表明Na0.5CoO2为直接能隙的P型半导体,带宽为1.52ev;而Na0.6CoO2为间接带隙的P型半导体,带宽为1.23ev。Co3d电子晶场的分裂,使体系呈现铁磁性,得到Na0.5CoO2和Na0.6CoO2的净磁矩分别是6μB和4μB。此外,费米面附近Na0.5CoO2的态密度较Na0.6CoO2的大且体系存在较宽的赝隙,这使得Na0.5CoO2较Na0.6CoO2有更大的Seebeck系数和电导率。

Na_(0.6)CoO_2热电陶瓷的电子结构

本文采用第一性原理的密度泛函理论平面波赝势法,通过广义梯度近似电子结构计算对热电陶瓷Na0.6CoO2进行了研究。结果表明Na0.6CoO2为间接带隙的P型半导体,带隙宽度为1.233 eV。从态密度及电荷差分密度可知Co3d电子和O2p电子对价带顶及导带底的贡献较大,Co3d与O2p轨道的杂化利于载流子的迁移,此外,Co3d电子晶场的分裂,使体系呈现自旋极化,计算得到的净磁矩为4μB,而自旋磁矩的存在是获得高Seebeck系数的原因。

《材料结构表征》课程的教学改革与实践

《材料结构表征》是一门既有一定理论深度又具较强实践性的学科。因为内容抽象难理解,而且涉及多门学科,该课程被学生贴上了“晦涩难懂、枯燥无趣”的标签。为改变这一现状,课程遵循以“学生为中心,结果为导向”的OBE理念,从教学目标、教学内容、授课模式及考核机制四个维度进行了教学改革与实践。课程改革的实施激发了学生的学习兴趣、改善了学风、促进了学生“知识、能力、素质”的全面发展,切实有效地提升了教学质量。

Bi-Te基热电材料的研究进展

在阐述Bi2Te3基本特性的基础上,分别介绍了掺杂Se、TeI4、RE、SiC对Bi Te材料热电性能的影响;介绍了Bi Te基合金的制备技术。通过结构的优化、组分的调整及制备技术的改进,可以进一步提高材料的热电性能。

X100管线钢的组织性能

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究了X100管线钢的力学性能、显微组织、晶粒取向及析出物.实验结果表明,采用控轧控冷两阶段轧制工艺轧制出实验钢平均屈服强度达到724 MPa,屈强比0.87,夏比冲击功在-60℃仍有255 J,韧脆转变温度在-60℃以下.平均有效晶粒尺寸为2.43μm,大角度晶界占78.8%,尺寸在10 nm左右的析出物与位错相互缠结起到了良好的析出强化作用.

Nb_2O_5掺杂对PZN-PZT压电陶瓷微观结构和电性能的影响

研究了施主掺杂离子Nb^5＋对Pb（Zn1/3Nb2/3）0.2Ti0.4Zr0.4O3 （PZN-PZT） 压电陶瓷微观结构和电性能的影响. Nb2O5加入量为0.0%～1.0%, 样品制备采用钶铁矿前驱体方法. 通过扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析, 确定了Nb2O5在钙钛矿主晶格中的固溶限度为0.5%左右. 少量Nb2O5能够抑制晶粒生长, 并导致四方相向三方相转变和晶体四方度的降低;而过量Nb2O5对晶粒尺寸、相转变和晶格畸变没有显著影响. 材料的电性能随Nb2O5加入量的增加而呈现极值型变化, 最优电性能在固溶限度处.

SiO_2气凝胶微球的雾化制备及表征

研究硅溶胶的雾化方法和形成油包水的乳化体系,在乳化体系中加入凝胶剂制备SiO2湿凝胶微球。制得的湿凝胶微球在常温常压下老化3d后用过滤的方法分离湿凝胶微球和油相;用正己烷清洗微球表面的油和杂质,用乙醇除去湿凝胶微球内部的水;最后,用超临界CO2的方法干燥湿凝胶微球得到SiO2气凝胶微球。研究结果表明,该方法最大的优点是可以大规模化制备气凝胶微球,制得的气凝胶微球直径<50μm,大部分集中在15～35μm之间。SiO2气凝胶微球具有明显的介孔材料特征,孔径为10nm左右,比表面积高达846.14m2/g,堆积密度约为221kg/m3。

烧结助剂对反应烧结氮化硅陶瓷的影响

以Si粉和C粉为主要原料 ,在氮气流量为1.2L·min- 1,氮化温度为 1380℃ ,保温时间为 2 0h的条件下 ,研究了分别以 10wt%的MgO、Al、Al2 O3和Al2 O3+Y2 O3粉为烧结助剂对反应烧结氮化硅陶瓷的影响。结果表明 :以MgO粉作烧结助剂时 ,试样的主要成分是MgSiO3,另外还有Si2 N2 O ,但没有Si3N4 生成 ;以Al粉作烧结助剂时 ,试样的主要成分是SiO2 ,仅有少量Si3N4 存在 ;以Al2 O3作烧结助剂时 ,试样的主要成分是β Si3N4 和α Si3N4 ;以 2wt%Al2 O3+8wt%Y2 O3作烧结助剂时 ,试样的主要成分为 β Si3N4 ,同时含有少量α Si3N4 。

磨PCD刀具陶瓷结合剂金刚石砂轮的研究

本文研究制备Na2O-B2O3-SiO2-Al2O3多元系基玻璃料，并配制成低温陶瓷结合剂，研究发现：耐火度为685℃，流动性为110％～130％，线膨胀系数为5．35×10^-6℃^-1的低温陶瓷结合剂具有优异的性能。制备的陶瓷结合剂金刚石砂轮在725℃烧成后，磨具的抗弯强度和洛氏硬度达到最佳值，分别58．61MPa和77．9。用其磨削PCD刀片时锋利性好，磨削中间不需修整，砂轮耐用度高。运用扫描电子显微镜（SEM）分析了陶瓷结合剂金刚石磨具的断面形貌、磨削后磨削面形貌，表明结合剂对磨粒黏结牢固，断面组织均匀。

常压下制备氮化硅陶瓷材料的研究

研究了以硅粉为原料,以碳粉、氧化铝和氧化钇作添加剂,在常压下,采用反应烧结工艺制备氮化硅陶瓷。结果表明:在1380℃下,加入2%Al2O3+8%Y2O3,在氮气气氛中可得到以β Si3N4为主的氮化硅陶瓷。

BiFeO_3对0.02PNW-0.07PMnN-0.91PZT低温烧结陶瓷微观结构和压电性能的影响

研究了BiFeO3对950℃烧结Pb0.94Sr0.06(Ni1/2W1/2)0.02(Mn1/3Nb2/3)0.07(Zr0.51Ti0.49)0.91O3(0.02PNW-0.07PMnN-0.91PZT)陶瓷微观结构和压电性能的影响。结果表明:少量BiFeO3可加速致密化过程、促进晶粒长大,并导致准同型相界(MPB)向富Ti区移动和晶胞收缩;过量BiFeO3对晶粒长大起到抑制作用,并在晶界处引入较多气孔。微观结构的变化使性能曲线表现出转折点,最优的压电性能在10mol%BiFeO3处获得。