基于弛豫行为的无铅反铁电陶瓷储能性能优化研究进展

电介质具有极快的充放电速度和超高的功率密度等优点,在新能源汽车、脉冲功率器件等领域有着广阔的应用前景。无铅反铁电陶瓷因具有独特的双电滞回线而表现出较高的储能密度,是重要的电介质储能材料。在无铅反铁电陶瓷中引入弛豫行为,构建形成弛豫型反铁电体是进一步提升其储能密度和储能效率的有效途径。综述了近年基于弛豫行为优化无铅反铁电陶瓷储能性能的研究进展,重点阐述了弛豫行为对钛酸铋钠(Bi_(0.5)Na_(0.5)TiO_(3))、铌酸银(AgNbO_(3))及铌酸钠(NaNbO_(3))基陶瓷储能性能的影响规律和内在机制,并提出了未来研究中亟待解决的问题。

导电橡胶电阻弛豫行为研究

实验制备了炭黑填充型导电橡胶,介绍了导电橡胶的导电特性,阐述了导电橡胶的电阻弛豫行为,研究了炭黑填充量、厚度、压力、温度对导电橡胶电阻弛豫行为的影响,并讨论了导电网络与电阻弛豫行为的关联性。研究表明随着炭黑填料质量分数的增加,导电橡胶的电阻弛豫时间缩短;增加厚度其电阻弛豫时间延长;增加压力能够缩短其电阻弛豫时间;在正温度效应和负温度效应的转折点处其电阻弛豫时间最长。

磷酸盐玻璃的亚T_(g)焓弛豫行为研究

本工作通过HAC法(即,快冷-热处理-差示扫描量热),研究了一种近等化学计量玻璃的亚Tg焓弛豫行为,玻璃组成为56.58P_(2)O_(5)-2.17Al_(2)O_(3)-36.10TiO_(2)-5.15LiO(wt/%)。首先,我们选择在0.85Tg热处理试样,大约20h后出现预吸热峰,且随着时间的延长,预吸热峰向玻璃转变峰移动,焓也逐渐降低,表明发生慢-β及α弛豫。为了进一步了解该试样的弛豫行为,我们选择在较高温度处热处理,即在0.96Tg热处理玻璃样品,发现预吸热峰不但和玻璃转变峰重合,而且随着时间的延长,峰强度增加且移向较高温度,仅发生α弛豫。另外,我们还研究了在亚Tg热处理样品对结晶的影响,发现析出了少量LiTi_(2)(PO_(4))_(3)晶体,说明这种近等化学计量玻璃在亚Tg焓弛豫的同时,伴随着晶核的形成。

金属玻璃弛豫行为及其机理的模拟研究进展

金属玻璃的弛豫动力学研究非常复杂,极具挑战性。弛豫(α弛豫、慢β弛豫和快β弛豫)发生在不同的温度下。利用模拟可观测微观原子信息的优势,评述了模拟中3种典型弛豫的特征和机理,并讨论了它们对材料力学性能的影响。讨论了近年来通过模拟方法获得的与弛豫相关的动力学、结构和物理机理方面的研究进展。本综述有助于认识玻璃的本质,建立玻璃材料的动力学-结构-性能关联。

聚合物动力学及弛豫行为

聚合物拥有从橡胶弹性到玻璃态的一系列物理特性，这些特殊性能受分子水平结构单元的运动所控制。在特定的温度范围内，可以观察到高分子运动行为的显著变化，即弛豫过程。这是一个重要并且独特的现象，它控制着聚合物性质的转变。这本书以引论的水平对聚合物的弛豫行为进行了描述，

(1-y)Ba(Zr0.1Ti0.9O3-yBa(Zn1/3Nb2/3)O3陶瓷的介电性能及弛豫铁电行为（英文）

采用传统固相法制备(1-y)Ba(Zr0.1Ti0.9)O3-yBa(Zn1/3)Nb2/33(y=0~0.05)陶瓷,利用XRD、SEM、电参数测试系统以及铁电测试仪研究其显微结构、介电性能及铁电行为。结果表明:随着y增大至0.05,该锆钛酸钡基陶瓷始终为单相钙钛矿结构,其平均晶粒尺寸随y的增大而减小。介电常数最大值εr,max在1 kHz下随y增大从8948显著降低至1611,且其铁电-顺电相变温度Tm亦随y增大从93℃降低至-89℃。该陶瓷成分诱导弥散相变随y增大而逐渐增强。高y取值下陶瓷表现出以Tm及铁电温区介电常数的强烈频率色散及弥散相变为典型特征的弛豫铁电行为。该陶瓷体系的剩余极化强度随y增大而降低,而矫顽场则在显著降低后有所提高。

CO_2水合物在砂中生成和分解的核磁共振弛豫响应（英文）

水合物在沉积物中生成和分解的定量和表征对于含水合物沉积物的物理性质的研究有重要意义。基于核磁共振(NMR)技术研究了水合物在砂中的形成和分解行为,以一种简便的方式计量了孔隙空间中各组分的含量,包括气体、液态水和水合物,并确定了水合数。在水合物形成和分解过程中试样的弛豫行为并没有发生突变,此外,对于含或不含水合物的试样,平均对数T_2时间都与含水量成比例关系,直接的解释是液态水始终保持与颗粒表面的接触,弛豫主要发生在颗粒表面,表明水合物以孔隙填充或胶结的形式而不是颗粒涂层的方式存在。

溶液中尼龙11的NMR弛豫研究

用 2DNMR(HMQC)技术归属了溶液中尼龙 11分子的主要1H和13 C NMR共振信号 ,并通过变温和变浓度 1H NMR弛豫时间的测定 ,得到了尼龙 11溶液中氢键结构变化的动力学信息 .结果表明 ,溶液中尼龙 11分子的弛豫行为与一般高聚物不同 ,随着温度升高 ,尼龙链间相互作用逐渐减弱 ,尼龙分子与溶剂小分子间相互作用逐渐增强 ,尼龙链间氢键逐渐离解 ,而离解出来的自由NH和CO基团又与溶剂小分子间生成氢键 .尼龙 11链卷曲堆积成无规线团状 ,一部分溶剂被包裹在内部并和α CO质子成为一个整体而一起运动 .变浓度实验弛豫过程呈现双指数特性 ,快弛豫部分随体系浓度增加而增多 ,表明聚合物溶液中凝聚缠结含量的增大 ,这种凝聚缠结是由溶液中氢键引起分子链物理交联成网而形成的 .随着浓度增加 。

有向小世界网络上的随机共振行为

基于SANCHEZ提出的有向的小世界类自旋网络模型,研究了引入周期性磁场驱动后所引起的相变特征.研究表明,无论体系所发生的是连续相变还是一级相变都会出现双峰随机共振现象.

低自旋(S = 1/2)过渡金属配合物的慢磁弛豫

随着单离子磁体的蓬勃发展,研究人员发现即使当配合物的基态自旋为低自旋(S = 1/2),仍可以表现慢磁弛豫行为。这类配合物在量子信息处理方面(QIP)方面具有较大的应用潜能,因此得到了众多研究者的关注。对于过渡金属配合物,配体的选择影响中心金属离子的电子结构,进而影响其慢磁弛豫行为及量子相干性质。本文结合近年来的研究成果,对低自旋配合物的慢磁弛豫行为进行了阐述,分析了其弛豫行为来源,并对弛豫机理进行总结,为量子比特的设计提供思路。

Cu元素添加对Fe基非晶合金结构-性能影响的研究进展

非晶合金(metallic glass, MG)因其独特的短程有序、长程无序结构,具有许多优异的物理和化学特性。其中,Fe基非晶合金(Fe-based metallic glass, Fe-MG)由于优异的磁性能、力学性能、耐腐蚀性能,及其原材料成本低等优势,显示出巨大的应用前景和研究价值。近年来,研究者们致力于通过合金成分设计调控Fe-MG的结构,进而改变材料的变形行为与性能特征。研究发现,Cu元素的添加可以显著影响FeMG的理化性质和力学性能。通过深入分析Cu元素对传统Fe-MG、纳米晶合金和高熵MG结构和性能的不同影响,探讨Cu元素的添加对MG的弛豫行为、晶化行为、熔化和凝固行为、玻璃转变行为、玻璃形成能力、机械性能、磁性能与其他性能的作用机制,发现Cu元素的添加能够促进Fe-MG基体中α-Fe团簇的析出,从而改变材料的变形行为与性能特征。研究结果表明:有望通过成分设计来调控MG的变形行为,进而为实现性能优化提供理论指导和实验参考。

Tm^(3+)对AgNbO_(3)反铁电陶瓷微结构和储能性能的影响

AgNbO_(3)无铅反铁电材料作为一种极具潜力的电介质储能材料,近年来受到了广泛的关注。然而,储能密度和储能效率较低,限制了它的应用。本工作研究了Tm^(3+)对AgNbO_(3)陶瓷的微结构、介电性、铁电性和储能性能的影响。结果表明,Tm^(3+)取代AgNbO_(3)陶瓷A位的Ag^(+),具有明显的细化晶粒的作用,增强了反铁电相的稳定性,使其储能性能显著提升。反铁电相稳定性的增强是由于Tm^(3+)的引入降低了结构的容差因子和产生了Ag空位,破坏了阳离子位移和氧八面体倾斜等长程相互作用的结果。AgNbO_(3)-0.1%(原子分数)Tm_(2)O_(3)陶瓷在200 kV/cm下表现出优异的储能性能(可回收储能密度为3.32 J/cm^(3),储能效率为62.5%),在高功率脉冲电子器件中具有潜在的应用前景。

Ba_(1-x)Sr_xTi_(0.88)Sn_(0.12)O_3陶瓷结构与介电性能的研究

采用高温固相烧结法制备了Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3(x=0.10,0.20,0.30,0.40,0.50)陶瓷,研究了Sr含量及烧结温度对Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷结构与介电性能的影响。XRD初步分析表明Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷在室温为立方钙钛矿结构。进一步的研究表明Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷的介电性能与对A位、B位进行的离子取代密切相关。随着Sr含量的增加,不同烧结温度下Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3陶瓷的介电性能下降,相变温度Tc移向低温。尽管在所研究的组分范围内Ba1-xSrxTi0.88Sn0.12O3表现出扩散相变铁电体的特征,但是典型的介电弛豫行为并没有被观察到。

等静压诱导的PbLa(Zr,Sn,Ti)O_3陶瓷铁电反铁电相变性能研究

研究了等静压诱导掺镧La的Pb(Zr,Sn ,Ti)O3(PLZST)陶瓷材料的铁电 反铁电相变和介电压谱 ,结果发现介电压谱具有明显的扩散相变和频率弥散的特点 ,这一现象有利于拓宽人们对压力诱导的多组元弛豫型铁电体的扩散相变行为的认识和理解。

MgO-Ba(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3复相陶瓷介电性能研究

采用传统陶瓷工艺法,制备了100x%MgO-100(1-x)%Ba(Zr0.2Ti0.8)O3(x=0.3,0.4,0.5,0.6)复相陶瓷.通过X射线衍射、扫描电镜、介电温谱等方法,研究了不同MgO含量对复相陶瓷的微观结构和介电特性的影响.结果表明,MgO与Ba(Zr0.2Ti0.8)O3形成复相陶瓷,并且抑制了Ba(ZryTi1-y)O3(BZT)晶粒生长.随着MgO含量的增加,材料的介电常数、介电损耗与可调度逐渐减小,介电弛豫特性逐渐增强.

热氧老化对硅橡胶发泡材料泡孔结构与性能的影响

采用热氧加速老化的方法研究了硅橡胶发泡材料(SRF)的老化性能,探究了不同老化时间对SRF材料的泡孔结构和性能的影响规律。结果表明,不同密度SRF的泡孔结构不同,密度较大的SRF泡孔尺寸较小,泡孔壁较厚,闭孔比例较大。在热氧老化过程中,随着老化时间的延长,泡孔结构逐渐遭到破坏;当老化时间相同时,密度越大的SRF泡孔结构遭到的破坏情况越严重。此外,结合SRF的泡孔微观结构和性能来看,SRF泡孔结构的破坏会导致其压缩永久变形率和应力损失率升高。

Bi_(0.5)Na_(0.5)Ti_(1-x)Co_xO_3陶瓷的结构和电学性能研究

采用传统的固相法制备了(Bi0.5Na0.5)Ti1-xCoxO3(0≤x≤0.015)无铅压电陶瓷。结果表明,BNT陶瓷表现出单斜结构Cc,并伴随Co的加入晶粒明显长大。同时,Co离子进入了钙钛矿结构的B位,形成硬性替代效应,晶格中形成氧空位,使BNT晶粒的内偏场上升,BNT陶瓷铁电性能的温度稳定性提高。

具有慢磁驰豫和发光性质的基于多胺酚配体的Dy(Ⅲ)和Zn/Ni-Dy(Ⅲ)配合物

合成了4个新的基于多胺酚配体的Dy(Ⅲ)和Zn/Ni-Dy(Ⅲ)配合物:[Dy(CH_3OCH3)L](1),[Dy2(μ-H2O)L2](2),[Zn2DyL2]ClO4·H2O(3)和[Ni2DyL2]ClO4·H2O (4)(H3L=N,N′,N″-三(3,5-二甲基-2-羟基苯酚)-1,4,7-三氮杂环壬烷)。X射线单晶衍射分析表明,配合物1和2分别为单核和双核Dy(Ⅲ)配合物,3和4为M-Dy(Ⅲ)-M三核配合物(M=Zn (3),Ni (4))。磁性测试表明,配合物1和2具有场诱导的慢磁弛豫行为,且2具有多个磁弛豫过程,配合物3和4中没有观察到明显的慢磁弛豫行为。荧光测试表明,配合物1~3具有Dy(Ⅲ)离子典型的窄带特征发射,由于Ni(Ⅱ)离子的荧光猝灭作用,配合物4没有明显的荧光产生。

基于多齿席夫碱的双核Dy(Ⅲ)配合物的合成、晶体结构和磁性

以2-肟基丙烷酰肼缩2-羟基萘甲醛席夫碱(H_(2)L)为主配体,乙酰丙酮(Hacac)为辅配体,构筑了一例双核稀土镝配合物[Dy_(2)(L)_(2)(acac)_(2)(CH_(3)CH_(2)OH)_(2)](1)。通过单晶X射线衍射、元素分析以及磁性测试对其结构和磁行为进行了表征。结构分析表明,配合物1是一个结构呈中心对称的双核镝(Ⅲ)配合物,其结构的最小不对称单元包含1个Dy(Ⅲ)离子,1个L^(2-)配体,1个acac-配体和1个乙醇分子;中心Dy(Ⅲ)离子为八配位,其配位构型为扭曲的双帽三棱柱。磁性研究结果表明,配合物1中Dy(Ⅲ)离子间存在弱的反铁磁相互作用,且该配合物表现出了慢磁弛豫行为,其磁弛豫有效能垒为14.52 K,指前因子τ_(0)为7.58×10^(-6) s。

宁波材料所在非晶合金记忆效应产生机制研究中获进展

中国科学院宁波材料技术与工程研究所非晶合金磁电功能特性团队博士宋丽建和副研究员许巍,在研究员霍军涛、王军强等的指导下,近年来围绕非晶合金的弛豫行为开展系统的研究,发现等温退火并不是传统认为的单一动力学过程,而是存在两步弛豫,并阐明两个弛豫过程对晶化和磁性的影响规律和机制。