太古宙花岗质岩石Si-O同位素对岩石成因和板块构造的约束

板块构造的起源是地球科学核心问题之一,而表壳物质循环是现代板块构造的重要表现之一,因此检验地球表壳物质循环起始时间是约束板块构造启动时间的重要切入点。近年来,岩浆岩的Si-O同位素联合示踪开始被用来约束太古宙构造环境,但由于大多太古宙样品经历了强烈的变质作用,Si同位素数据是否代表原岩信息需要进一步的评估;此外,Si同位素在高温岩浆分异过程中变化非常小,在分析精度不够高的情况下,其分析结果则很可能无法揭示其潜在的变化规律。本文结合当前地球早期构造环境研究进展以及Si-O同位素的应用情况:(1)重点总结介绍了太古宙花岗质岩石(主要包括英云闪长岩-奥长花岗岩-花岗闪长岩;简称TTG)的Si同位素应用原理,及应用Si-O同位素约束地球早期构造环境的优势;(2)分析了目前研究中存在的问题,并给出了具体的改进建议和方法;(3)进一步总结了太古宙TTG Si同位素和全球规模的O同位素,Ge/Si比值,及其他地质学和地球化学指标,确认了在大约3.8Ga开始有表壳物质再循环特征的出现;(4)最后依据当前的研究进展,提出了未来具体研究方向。

压裂用Si-O表面改性防砂颗粒的研究

为了缓解地层出砂,有效缓解入地支撑剂回流,室内固定20/40目水洗石英砂的加量为100.00 g,在温度为160℃,搅拌400 r/min下,依次加入0.30%硅烷偶联剂A1,1.25%环氧树脂B1,4.00%酚醛树脂B2,3.00%多功能合成树脂B3和2.50%乌洛托品,制备了压裂用Si-O表面改性防砂颗粒。其各项常规性能指标均能满足SY/T 5108—2014《水力压裂和砾石充填作用支撑剂性能测试方法》,特殊性能达到行业标准SY/T 5274—2016《树脂涂敷砂技术要求》树脂涂敷砂Ⅰ级标准,抗压强度8.70 MPa,渗透率为2.43 D。

C_f/Si-O-C复杂形状应用构件的制备

结合树脂传递模塑 (RTM)和先驱体浸渍裂解技术 ,以聚硅氧烷 (PSO)为先驱体 ,制备出复杂形状的 Cf/ Si-O- C陶瓷基复合材料应用构件。根据 RTM的工艺要求 ,研究了二乙烯基苯 (DVB) / PSO的交联和裂解 ,DVB/ PSO粘度与温度和时间的关系 ,DVB/ PSO与碳纤维的润湿性以及用作脱模剂的 Ti O2

Si-O-C型聚醚改性有机硅消泡剂乳液的制备及性能研究

为制备出一种兼具聚硅氧烷类及聚醚类消泡剂特性的消泡剂,在三氟乙酸的催化下,将摩尔比为1∶1.3的甲基硅油和以正丁醇起始剂制得的聚醚于100℃条件下反应2 h,再用亲水亲油平衡值(HLB值)为10左右的复合乳化剂(由Span-80和Tween-80组成)乳化,制得Si-O-C型有机硅消泡剂乳液.通过红外和透射电镜对其进行了表征,并测试了其消泡效果.实验结果表明:在最优条件下制得的消泡剂转化率达60%,聚醚成功接上有机硅链段,且该消泡剂乳液性能稳定,水分散性能好,消泡性能良好.

添加纳米SiO_2对Mg-Al-Si-O系陶瓷烧结及介电性能的影响

通过在分析纯MgO、Al2O3、SiO2原料中添加纳米SiO2,采用直接烧结法在1400℃合成Mg-Al-Si-O系陶瓷材料。系统研究了纳米SiO2含量对Mg-Al-Si-O系陶瓷材料力学和介电性能的影响。实验结果表明:纳米SiO2含量为10～20%时可以有效降低材料的介电常数;含量为30%时可以获得最大体积密度和弯曲强度。

硅树脂先驱体转化制备2DC_f/Si-O-C

以二维碳纤维布、硅树脂先驱体、SiC微粉和乙醇溶剂为原料,采用PIP工艺制备了2DCf/Si-O-C材料,考察了浆料配比对材料力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明:硅树脂/乙醇/SiC配比为3:1.2:1时所制备材料的力学性能较好,其弯曲强度和断裂韧性分别达到249MPa和12.7MPa·m1/2。与力学性能的变化趋势不同,随着浆料中SiC含量的增加,材料的抗氧化性能随之提高,硅树脂/乙醇/SiC配比为3:1.2:4时所制备材料在1300℃氧化10min后,弯曲强度和断裂韧性保留率分别达到了76.3%和83.9%,较未添加SiC微粉的2DCf/Si-O-C材料有明显提高。

Y-Al-Si-O-N-F氧氟氮微晶玻璃的显微结构与力学性能

在氮气保护F由钼电阻炉中加热（1550～1580℃）制得Y-Al-Si-O-N-F氧氟氮基础玻璃。采用差示扫描量热法（DSC）测定玻璃的玻璃转变温度（≈）和析晶峰温度（毛）。利用XRD结合能谱分析（EDS）鉴定氧氟氮微晶玻璃中的物相，采用扫描电了显微镜（SEM）观察微晶玻璃样品的微观形貌。结果表明：F含量的增加降低玻璃的名和屯，并影响微晶玻璃的微观结构以及晶体的尺寸和形貌；N含量的增加对析出晶相和微观结构产生较大影响；基础玻璃样品热处理后析出的主晶相为Y2Si207，次晶相随N含量的提高由莫来石（A16Si2O13）转变成Si3A16012N2。与基础玻璃相比，微晶玻璃的显微硬度和抗弯强度有一定程度的提高。

浆料中SiC粉含量对PIP法C_f/Si-O-C复合材料结构与性能的影响

以三维碳纤维编织物和硅树脂(SR249)为原料,采用先驱体转化法(PIP)制备了Cf/Si-O-C复合材料,考察了浆料中SiC粉含量对Cf/Si-O-C的结构与性能的影响。结果表明:由于浆料中SiC粉含量的不同,复合材料的性能与结构具有明显差异。随着浆料中SiC粉含量的增加,Cf/Si-O-C材料的气孔率降低,纤维/基体界面结合减弱,导致其力学性能有明显提高。

热处理制度对Mg-Y-Al-Si-O-N玻璃析晶行为的影响

分别研究核化温度、核化时间和晶化温度对Mg8.88Y5.92Al10.15Si15.22O52.65N7.19(摩尔分数,%)氧氮玻璃析晶行为的影响。此外,还对比研究了两步和一步热处理制度对此玻璃析晶行为的影响。用DSC曲线初步确定玻璃成核和晶化温度范围,再用传统方法确定玻璃的最佳热处理制度;用X-射线衍射仪鉴定微晶玻璃中的物相;用扫描电镜观察微晶玻璃的微观结构。结果表明:对于此组成玻璃,热处理制度严重影响微晶玻璃的析晶度和微观形貌,但对析出相的种类影响较小;所制备的微晶玻璃中均含YMgSi2O5N(48-1632)、MgSiO3(19-0768)和Mg3Al2(SiO4)3(15-0742)相,其中YMgSi2O5N为主晶相,呈棒状。

非晶掺氧氮化硅薄膜中N-Si-O发光缺陷态的研究

在室温下利用等离子体增强化学气相淀积(PECVD)方法制备出非晶掺氧氮化硅(a-SiN_x∶O)薄膜.通过改变硅烷(SiH_4)和氨气(NH_3)流量比R,可实现薄膜光致发光(PL)峰位在2.06~2.79eV可见光能量范围内的波长调制.光吸收谱中光吸收峰位与PL峰位重叠,表明薄膜发光来源于光吸收边以下0.65eV左右处的缺陷态.通过对傅里叶变换红外光谱(FTIR)的键浓度分析和X射线光电子能谱(XPS)Si 2p峰的分峰拟合,发现薄膜PL强度的增强与N-Si-O键合浓度的升高紧密相关.R=1∶4时,PL强度与N-Si-O键合浓度同时达到最大.进一步证明了a-SiN_x∶O薄膜中的发光缺陷态与N-Si-O键合结构密切相关.此外,PL峰位随流量比R的增大而发生红移的现象可能源自于N-Si-O组态转变造成的缺陷态密度最大位置处的能级偏移和光学带隙变窄引起的价带顶上移.

Al_2O_3颗粒级配对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3系LTCC材料性能的影响

以Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O系玻璃和D_(50)分别为0.83μm与3.49μm的Al_2O_3粉料为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/Al_2O_3系介电陶瓷材料。设计将两种氧化铝按一定配比混合以优化氧化铝颗粒级配,研究了氧化铝颗粒级配和烧成温度对玻璃/Al_2O_3材料的烧结性能、介电性能和力学性能的影响。随着氧化铝颗粒级配的优化,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度、相对介电常数、抗弯强度增加,而介电损耗减小。添加D_(50)为2.81μm的Al_2O_3混合粉料的玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:体积密度为3.09 g/cm^3,相对介电常数7.78,介电损耗0.53×10^(-3)(于10 MHz下测试),抗弯强度为181 MPa,因此该体系材料比较适合用作LTCC封装材料。

聚硅氧烷先驱体转化制备2D C_f/Si-O-C材料

以二维碳纤维布和廉价的聚硅氧烷为原料,采用先驱体转化工艺制备2D Cf/Si-O-C材料,对其力学性能进行了考察,并与以聚碳硅烷为先驱体制备的2D Cf/SiC材料在价格和性能方面进行了对比。实验表明,2D Cf/Si-O-C材料力学性能较2D Cf/SiC材料有所下降,但成本大大降低。2D Cf/Si-O-C材料弯曲强度达到157.9 MPa,断裂韧性达到8.4MPa.m1/2,剪切强度达到23.4MPa,并且在1400℃下能较好保持材料的力学性能。

不同氧化物对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/氧化物材料性能的影响

实验设计Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃分别与Al2O3、TiO2、ZrO2、SiO2复合,通过调控Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/氧化物组成,低温烧结制备玻璃复合氧化物材料,重点研究了玻璃/氧化物材料的烧结性能与介电性能。研究结果表明,氧化物种类对Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/氧化物材料的烧结性能、热性能、介电性能有较大影响,Al2O3有利于促进玻璃/氧化物材料烧结致密,SiO2可以用于降低该体系介电陶瓷材料的介电常数。Ca-Ba-Mg-Al-B-Si-O玻璃/Al2O3材料于875℃烧结试样的综合性能最好,其体积密度为3.10 g.cm^-3,10 MHz下介电常数为8.03,介电损耗为0.0005,基本可以达到LTCC材料的使用要求。

CaO-MgO-Al2O3-SiO2-P2O5-F玻璃中Si-O键性研究

Ca-MgO-Al_2O_3-SiO_2-P_2O_5-F系统具有较强的二液分离倾向。本工作在考查了P_2O_5对该系统玻璃分相的作用的基础上,进一步根据红外光谱和拉曼光谱的变化以及X射线荧光光谱中SiK_β线的化学位移,深入探讨了P_2O_5对该系统玻璃中Si-O键的强度和[SiO_4]的聚合程度的影响。研究表明,随着玻璃中P_2O_5含量的增加,[SiO_4]四面体中的非桥氧逐渐减少,同时SiK_β线逐渐向低能方向位移,玻璃中Si-O键不断增强。研究还表明,P_2O_5对玻璃中Si-O键的这种影响是与它使玻璃产生分相密切相关的。

主晶相为Y_3Al_5O_(12)的Y-Al-Si-O-N微晶玻璃的制备

为制备主晶相为Y3Al5O12(即YAG)的Y-Al-Si-O-N氧氮微晶玻璃,对组成为Y28Al24Si48O83N17的氧氮玻璃作不同的热处理,并采用差示扫描量热法确定基础玻璃样品的热处理制度;采用X线衍射仪和结合能谱分析鉴定微晶玻璃样品的物相;采用扫描电镜观察微晶玻璃样品的微观形貌。研究结果表明:在1 200℃及其以下温度对玻璃样品进行热处理所得的Y-Al-Si-O-N微晶玻璃样品中只包含YAG相;当热处理温度高于1 200℃时,微晶玻璃中除YAG相外还有少量O′-Sialon相;随着热处理温度升高,YAG树枝晶的枝干长度增大,枝叶变厚;通过两步热处理法得到的YAG晶粒尺寸远小于一步热处理法的晶粒尺寸。

熔融石英对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料烧结性能与介电性能的影响

以Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃粉、Al_2O_3粉、熔融石英为原料,采用低温烧结法制备了玻璃/陶瓷系介电陶瓷材料。设计采用添加熔融石英的方法改善玻璃/Al_2O_3材料的烧结,研究了熔融石英对玻璃/Al_2O_3材料烧结性能、介电性能、物相与显微结构的影响。随着熔融石英添加量增加,玻璃/Al_2O_3材料的收缩率、体积密度与相对介电常数减小,而介电损耗增加。添加1 vol%熔融石英的Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃/Al_2O_3材料于875℃烧结良好,显示出优异的性能:收缩率为13.78%,体积密度为3.08 g·cm^(-3),气孔率为0.32%,10 MHz下介电常数为8.05,介电损耗为0.00091,因此该体系材料比较适合用作LTCC材料。

裂解温度对PIP制备2D C_f/Si-O-C复合材料结构与性能的影响

以二维碳纤维布、硅树脂先驱体、SiC微粉和乙醇溶剂为原料,采用先驱体转化工艺制备了2D Cf/Si-O-C复合材料,考察了裂解温度对材料结构和性能的影响。结果表明,首周期裂解温度对制备材料的力学性能有重要影响,纤维-基体间的界面弱化是复合材料力学性能提高的主要原因;第6周期采用合适的温度裂解可提高复合材料的力学性能,其弯曲强度和断裂韧性分别达到了263.9MPa和12.8MPa.m1/2。

应用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料机理研究

以二乙烯基苯和聚硅氧烷为原料经先驱体转化法制备Si-O-C材料,利用镁金属在惰性气氛保护下高温还原制备多孔的Si/Si-O-C负极材料。利用X射线衍射、能谱分析、元素分析和场发射扫描电镜分析多孔Si/Si-O-C负极材料的组成、结构、形貌,从而研究利用镁金属化学还原法制备多孔Si/Si-O-C负极材料的机理。结果表明,镁金属在还原过程中生成MgO和Mg_2SiO_4等产物,经HCl洗涤后可形成多孔的Si/Si-O-C负极材料。Si/Si-O-C材料中的单质硅分布于多孔的Si-O-C相中,一定程度上可缓解Si在循环过程中产生的体积效应。利用镁金属还原Si-O-C材料制备多孔Si/Si-O-C材料是一种可行的制备方法。

SiC_f/Si-O-C复合材料的抗氧化、抗热震性能研究

通过研究材料的氧化前后质量的改变和强度减少及氧化前后微观结构的变化,研究了先驱体转化法制备的SiCf/Si-O-C复合材料的抗氧化、抗热震性能。结果表明SiCf/Si-O-C复合材料具有良好的抗氧化、抗热震性能。对所得材料微观结构进行了分析讨论,发现界面结构的变化是影响SiCf/Si-O-C复合材料抗氧化、抗热震性能的主要原因。

玻璃粉储存时间对Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃性能的影响

以存储了0,6及12个月的玻璃粉为原料,采用高温熔融法制得了Ca-Ba-Al-B-Si-O玻璃。借助FT-IR、DSC、XRD和SEM研究了玻璃粉存储时间对所制玻璃烧结性能、介电性能和热稳定性能的影响。结果表明:经725℃烧结,以0月玻璃粉制成的玻璃的体积密度为2.47 g.cm–3,气孔率为0.36%,在10 MHz条件下测得的相对介电常数和介质损耗分别5.83和1.02×10–3。随着玻璃粉储存时间的增加,所制玻璃网络结构的连续性降低,析晶趋势增大,导致液相玻璃中雏晶数量增多及黏度增大,进而导致液相玻璃的粘性流动变缓,这就使试样的烧结性能变差,进而影响试样的介电性能。