结晶生长的化学键合理论

针对一般晶体的生长过程,在测定相应溶液(熔体)组成结构的基础上,我们引入了晶体生长过渡相区的概念,并采用键价模型来衡量生长过程中发生变化的化学键的键强度。过饱和溶液(熔体)中的生长单元经过生长过渡相区时,依据彼此之间弱的化学键合作用来微调其内部强的化学键,并以单个生长单元或者生长单元的简单连接体的形式键合进入晶格。在整个结晶生长过程中,生长单元之间弱的键合作用对整个结晶过程(生长速度、晶相的形成)起着决定性作用;同时,中等强度的化学键在生长过渡相区中的变化情况对晶体的最终形貌具有重要影响。

结晶生长的化学键合理论及其在稀土晶体快速生长中的应用

高温稀土晶体的快速生长能够在很大程度上降低晶体的生长成本,然而过快的生长速度会造成熔体上方过冷,带来晶体开裂等严重的质量问题.本文从生长界面处的微观化学键合结构出发研究晶体的可控生长过程,理论上证明了结晶热力学和动力学协同控制晶体生长界面处的化学键合过程.计算结果表明界面处化学键合结构在单晶生长中具有决定性作用.本文还从轨道杂化的角度研究了稀土离子的成键特性,可用于研究稀土离子在生长界面处的化学键合结构.针对大尺寸稀土氧化物晶体,结晶生长的化学键合理论可以定量优化晶体的系列生长参数,将各向异性的结晶热力学表达和各向同性的结晶动力学表达控制在不同尺度区间,实现高品质稀土晶体快速生长.

粉体工业的技术发展与结晶过程的理论完善

以粉体材料为研究对象，概括了粉体工业的发展现状，分析了传统物理粉碎技术的优势与不足，详细介绍了以结晶过程为核心的遣粒技术（化学法），将结晶生长的化学键合理论应用到结晶过程的分析中，从热力学，动力学两种角度控制粉体材料的结晶过程，有效地指导粉体材料多形貌的转化与新材料的设计。在粉体合成技术优化与理论创新的相互促进中，实现粉体工业的技术发展与结晶过程的理论完善。

钙镁盐的精细化研究

从钙镁盐产品的开发与综合利用的角度出发，对几种具有广泛用途的钙镁盐产品（碳酸钙、碳酸镁、碱式硫酸镁、氢氧化镁和氧化镁）的精细化进行了研究。利用扫描电子显微镜观察了所制备产品的形貌与尺寸，所得产品形貌独特、晶形完美、分散均匀。利用结晶生长的化学键合理论对上述钙镁盐产品的理想形貌进行了模拟，结果表明，理论计算与实验观察完全一致。同时，采用渣殻法成功地生长出了大块氧化镁单晶。