氧化石墨烯在水热法制备Sc_2W_3O_(12)粉体中的应用

以硝酸钪,钨酸铵等为原料,氧化石墨烯为表面活性剂,采用水热法制备了类十字架状Sc2W3O12粉体。利用XRD、TG-DSC、Raman及SEM考察了加入氧化石墨烯对所合成产物结构和形貌的影响,采用TMA测试了所得Sc2W3O12粉体的热膨胀性质。分析表明：在200℃水热条件下,氧化石墨烯包裹在Sc2W3O12晶粒表面并抑制了原有某些晶面的增长,使晶粒逐渐长为棒状,进而纳米棒团聚成类十字架状,产物经620℃热处理10 min后得到纯净的Sc2W3O12粉体,其在室温~800℃均呈现出负热膨胀特性,且平均热膨胀系数为-4.75×10-6/K。

负热膨胀材料Sc_2W_3O_(12)的研究现状

负热膨胀材料是材料科学学科中近年来新兴的学科分支。Sc_2W_3O_(12)则是一种结构稳定的各向异性负热膨胀材料。介绍了Sc_2W_3O_(12)的制备方法、晶体结构与负热膨胀特性,综述了以Cu/Sc_2W_3O_(12)、ZrO_2/Sc_2W_3O_(12)为代表的复合材料及不同元素掺杂而成的Sc_(2-x)A_xW_3O_(12)(A=Y,In,Ga)粉体的研究现状。

Sc_2W_3O_(12)薄膜制备及其负热膨胀性能

采用脉冲激光沉积法制备了斜方相Sc_2W_3O_(12)薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)对Sc_2W_3O_(12)靶材和Sc_2W_3O_(12)薄膜组分、表面形貌和靶材断面形貌进行表征,研究衬底温度与氧分压对薄膜制备的影响。采用变温XRD和热机械分析仪(TMA)分析了Sc_2W_3O_(12)陶瓷靶材和薄膜的负热膨胀特性。实验结果表明:经1000℃烧结6 h得到结构致密的斜方相Sc_2W_3O_(12)陶瓷靶材,其在室温到600℃的温度范围内平均热膨胀系数为–5.28×10-6 K-1。在室温到500℃衬底温度范围内脉冲激光沉积制备的Sc_2W_3O_(12)薄膜均为非晶态,随着衬底温度的升高,薄膜表面光滑程度提高;随着沉积氧压强增大,表面平整性变差。非晶膜经1000℃退火处理7 min后得到斜方相Sc_2W_3O_(12)多晶薄膜,在室温到600℃温度区间内,Sc_2W_3O_(12)薄膜的平均热膨胀系数为–7.17×10-6 K-1。

Sc_2W_3O_(12)/ZrO_2可控热膨胀复合材料的制备

采用固相法成功制备了纯度较高的各向异性负热膨胀材料Sc2W3O12。将ZrO2与Sc2W3O12按一定体积比混合,在1200℃烧结10h制备Sc2W3O12/ZrO2复合材料。通过XRD、SEM、EDS和热膨胀仪对合成样品的晶体结构、断面形貌和热膨胀性能进行表征。结果表明:样品组元为正交相Sc2W3O12和单斜相ZrO2;在30～600℃内,Sc2W3O12/ZrO2复合材料的热膨胀系数皆线性一致,并且通过改变Sc2W3O12的体积分数,其热膨胀系数可以控制为正、负或零,其中60%Sc2W3O12/ZrO2复合材料在30～600℃的平均热膨胀系数为0.026×10-6℃-1,近似为0。