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(Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-Fe2O3无铅压电陶瓷的性能研究

于坤 , 江向平 , 邵虹 , 陈超 , 李小红

硅酸盐通报

采用固相法制备了(Ba0.85Ca0.15) (Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3-xmol%Fe2O3(简写为BCTZS-xFe)无铅压电陶瓷.研究了不同掺杂量对该陶瓷的显微结构、介电、铁电及压电性能的影响.结果表明,所有样品均具有单一的钙钛矿结构,少量掺杂能使晶粒长大,提高电性能.在x=0.025时,具有最佳的综合电性能,压电常数d33 =515 pC/N,机电耦合系数kp=48.2%,机械品质因数Qm =182,2Pr=18.2 μC/cm2,2Ec =4.3 kV/cm,介电常数εr=5175.

关键词: Fe2O3 , (Ba0.85Ca0.15)(Ti0.90Zr0.06Sn0.04)O3 , 压电性能 , 无铅压电陶瓷

Co2+掺杂Zn2SiO4结晶釉生长机理的研究

徐新民 , 江向平 , 傅小龙 , 杨帆 , 邵虹 , 熊珊

人工晶体学报

以高岭土、石英、钠长石、石灰石、氧化锌等矿物为原料,ZnO为晶核剂,并掺杂Co2+控温烧结Zn2 SiO4结晶釉.利用X射线衍射仪(XRD)分析样品物相,白度色差计测量釉料色度(L*、a*、b*),EDS能谱仪分析样品组成含量.采用Johnson-Mehl-Avrami (JMA)方程对釉的结晶动力学进行分析,探讨釉中晶体的生长机理.结果表明:高温时Co2+置换了Zn2SiO4结晶釉中的Zn2+.随着保温时间的延长,掺杂了Co2+的Zn2SiO4晶体颗粒不断长大,在1140℃下保温170 min晶花达到最大,其晶花面积均值为410.91 mm2.模拟动力学分析,釉中晶体的Avrami指数n1100℃ =0.82,n1140℃=1.23,n1180℃=1.12,表明晶体的形成由扩散机制向成核机制转变.拟合Arrhenius方程,晶体的活化能Ea=148.2 kJ/mol.

关键词: Zn2SiO4 , 结晶釉 , 动力学 , JMA方程

气体分子在Parylene AF4和Parylene AF8中的渗透行为数值模拟研究

范昌改 , 帅茂兵 , 周元林 , 邵虹 , 齐晶晶 , 董发勤

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.08.021

采用数值模拟方法对气体分子在两类新型氟取代聚对二甲苯聚合物(Parylene AF4、Parylene AF8)中的溶解、扩散和渗透行为进行了研究。基于COMPASS力场,利用 Material Studio (MS)软件,构建了含300个F代对二甲苯单元的长链模型,经过能量最小化和“退火”处理,获得了较为合理的模型。在此基础上,计算了两种聚合物的自由体积,结果表明, Parylene AF4、Parylene AF8具有较小的自由体积,不易形成分子渗透的有效通道。结合分子动力学(MD )和巨正则蒙特卡洛方法(GCMC),计算获得了几种气体分子在 Parylene AF4、Parylene AF8中的扩散系数、溶解系数和渗透系数。结果显示,与前期 C 型Parylene聚合物的研究数据相比,F 取代 Parylene 聚合物对较大的渗透剂分子有更好的阻隔性。分子动力学模型说明气体分子在Parylene C聚合物中的扩散符合跳跃机理。

关键词: Parylene AF4 , Parylene AF8 , 分子动力学 , 蒙特卡洛 , 气体扩散 , 气体渗透

气体分子在聚氯代对二甲苯中渗透行为的数值模拟

范昌改 , 帅茂兵 , 周元林 , 邵虹 , 齐晶晶

高分子材料科学与工程

用数值模拟方法对气体分子在聚氯代对二甲苯(Parylene C)中的溶解、扩散和渗透行为进行了研究.构建了含300个对二甲苯单元的聚氯代对二甲苯分子链模型,经结构优化处理,获得了具有一定有序性,密度、玻璃化转变温度与实验数据接近的聚合物分子链结构模型.计算了该聚合物中的自由体积,结果表明Parylene C聚合物具有很小的自由体积,不易形成分子渗透的有效通道,这是其具有高气体阻隔性能的重要原因.结合分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡洛方法(GCMC),计算获得了几种气体分子在Parylene C中的扩散系数、溶解系数和渗透系数,发现相比H2、He、O2、N2等分子,H2O分子更易被ParyleneC聚合物吸附溶解.分子动力学模型说明在ParyleneC聚合物中,气体扩散和渗透符合跳跃机理.

关键词: 聚氯代对二甲苯 , 分子动力学模拟 , 气体扩散 , 气体渗透

Mn改性Na0.5Bi8.5Ti7O27铋层状陶瓷结构与电性能的研究

涂娜 , 邵虹 , 陈超 , 李小红 , 江向平

人工晶体学报

采用固相法制备了Na0.5Bi85Ti7O27+xmol% MnCO3(NBTO-Mn-x,x=0.00,3.00,5.00,7.00)铋层状压电陶瓷材料,系统研究了MnCO3的引入对Na0.5Bi8Ti7O27共生结构铋层状陶瓷物相结构、微观结构以及电性能的影响.结果表明:所有样品均为单一的共生结构铋层状陶瓷材料,Mn的引入没有改变其物相结构;适量的Mn掺入能明显降低Na0.5Bi8.5Ti7O27陶瓷的介电损耗tanδ,改善其电性能,当x=5.00时,其综合性能最佳:p、d33、Qm、kp和k1分别为p=6.90 g/cm3、d33=19 pC/N、Qm=3230、kp=11.00%、k11=13.40%,该组分陶瓷样品具有良好的热稳定性.

关键词: Na0.5Bi8.5Ti7O27 , 铋层状 , 电性能

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