AlN-SiC复相陶瓷力学性能好、导热性与抗高温氧化性能优异, 作为纤维增强陶瓷基复合材料的基体材料具有良好的应用前景。本研究以Si-Al合金为熔渗介质, 多孔C-Si₃N₄为熔渗预制体, 对低温反应熔渗制备AlN-SiC复相陶瓷及其性能展开研究。研究发现Si-Al合金形态对反应熔渗过程存在着重要的影响: 以Si-Al合金粉末作为熔渗介质时, 反应熔渗过程中在Si-Al/C-Si₃N₄界面处将原位形成一层致密的Al-O阻挡层, 从而严重阻碍Si-Al熔体向C-Si₃N₄预制体内部的渗透, 使反应熔渗过程难以进行；以Si-Al合金锭作为熔渗介质时, Si-Al熔体可以深入渗透到多孔C-Si₃N₄预制体内部, 并通过进一步反应, 原位形成致密的AlN-SiC复相陶瓷。材料性能测试表明, 所得材料的力学和热学性能与其内部残余硅含量关系密切。随着残余硅含量降低, 材料强度明显提升, 而热导率有所下降。含质量分数4%残余硅的AlN-SiC复相陶瓷, 抗弯强度达到320.1 MPa, 热导率达26.3 W·m^-1·K^-1, 材料的强度几乎与传统反应烧结SiC陶瓷相当, 并深入探讨了出现上述现象的本质原因。本研究对低温熔渗工艺制备SiC_f/AlN-SiC复合材料具有重要的指导意义。

随着以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体的崛起, 电力电子器件向高输出功率和高功率密度的方向快速发展, 对用于功率模块封装的陶瓷基板材料提出更高的性能要求。传统的Al₂O₃和AlN陶瓷由于热导率较低或力学性能较差, 均不能满足新一代功率模块封装的应用需求, 相较之下, 新发展的Si₃N₄陶瓷因兼具高强度和高热导率, 成为最具潜力的绝缘性散热基板材料。近年来, 研究人员通过筛选有效的烧结助剂体系, 并对烧结工艺进行优化, 在制备高强度高热导率Si₃N₄陶瓷方面取得一系列突破性进展。另外, 伴随覆铜Si₃N₄陶瓷基板工程应用的推进, 对其制成的基板的力、热和电学性能的评价也成为研究热点。本文从影响Si₃N₄陶瓷热导率的关键因素出发, 重点对通过烧结助剂的选择和烧结工艺的改进来提高Si₃N₄陶瓷热导率的国内外工作进行综述。此外, 首次系统总结并介绍了Si₃N₄陶瓷基板的介电击穿强度以及覆铜后性能评价研究的最新进展, 最后展望了高热导率Si₃N₄陶瓷基板的未来发展方向。

n型AgBiSe₂基化合物的晶格热导率低, 是一种很有潜力的高性能热电材料。然而, 本征AgBiSe₂化合物在300~700 K之间存在两次相变, 使其应用受限。因此, 获得具有稳定结构的AgBiSe₂基化合物, 并优化热电性能至关重要。本研究选择无铅的IV-VI族化合物SnTe与AgBiSe₂进行合金化, 制备了(AgBiSe₂)_1-x(SnTe)_x (x=0.10~0.30)化合物。引入SnTe降低了AgBiSe₂立方相的相变温度, 还有效抑制其发生可逆相变, 得到了稳定的立方相(AgBiSe₂)_0.75(SnTe)_0.25材料。SnTe引起晶格中原子高度无序分布, 导致室温下晶格热导率从0.76 W·m^-1·K^-1(x=0.10)降低到0.51 W·m^-1·K^-1(x=0.30)。进一步Ag位掺杂Nb元素, 可以提升载流子浓度, 增加该体系((Ag_1-yNb_yBiSe₂)_0.75(SnTe)_0.25化合物)的有效质量, 大幅度提升电性能。室温下电导率由77.7 S·cm^-1(基体)增大到158.1 S·cm^-1 (y=0.02)。同时, 材料中的杂质点缺陷也逐步增加, 高温下缺陷散射进一步降低晶格热导率。在700 K时, 晶格热导率由0.56 W·m^-1·K^-1(未掺杂)降低至0.43 W·m^-1·K^-1 (y=0.04), 最终获得了立方相结构稳定的(Ag_0.98Nb_0.02BiSe₂)_0.75(SnTe)_0.25材料, 650 K的ZT达到0.32。上述研究结果表明, (AgBiSe₂)_0.75(SnTe)_0.25化合物是一种具有低晶格热导率和稳定立方相结构的n型热电材料。本研究为高性能相变热电材料的晶体结构调控提出了新解决方案, 有助于进一步推动其应用发展。

碳化硅陶瓷基复合材料以其高比强度、高比模量、高导热、良好的耐烧蚀性能、高温抗氧化性、抗热震性能等特性, 广泛应用于航空航天、摩擦制动、核聚变等领域, 成为先进的高温结构及功能材料。本文综述了高导热碳化硅陶瓷基复合材料制备及性能等方面的最新研究进展。引入高导热相, 如金刚石粉、中间相沥青基碳纤维等用以增强热输运能力; 优化热解炭炭与碳化硅基体界面用以降低界面热阻; 热处理用以获得结晶度更高、导热性能更好的碳化硅基体; 设计预制体结构用以建立连续导热通路等方法, 提高碳化硅陶瓷基复合材料的热导率。此外, 本文展望了高导热碳化硅陶瓷基复合材料后续研究方向, 即综合考虑影响碳化硅陶瓷基复合材料性能要素, 优化探索高效、低成本的制备工艺; 深入分析高导热碳化硅陶瓷基复合材料导热机理, 灵活运用复合材料结构与性能的构效关系, 以期制备尺寸稳定、具有优异热物理性能的各向同性高导热碳化硅陶瓷基复合材料。

In this Letter, we report on the investigations of nonlinear scattering of plasmonic nanoparticles by manipulating ambient environments. We create different local thermal hosts for gold nanospheres that are immersed in oil, encapsulated in silica glass and also coated with silica shells. In terms of regulable effective thermal conductivity, silica coatings are found to contribute significantly to scattering saturation. Benefitting from the enhanced thermal stability and the reduced plasmonic coupling provided by the shell-isolated nanoparticles, we achieve super-resolution imaging with a feature size of 52 nm (λ/10), and we can readily resolve pairs of nanoparticles with a gap-to-gap distance of 5 nm.

现存的管道泄漏监测技术空间分辨率有限，且常规的光纤布置方式难以达到所要求的分辨率。基于此，针对油气管线监测布线问题，在一维平铺式线监测的基础上，提出了正弦式表面监测的光纤铺设方式。以高空间分辨率的光频域反射分布式光纤传感技术为辅助手段，验证了正弦式光纤铺设方法的优越性，其能够全面地反映土壤整个面的温度分布，监测范围变广，漏检可能性降低。采用变量法分析了土壤容重、土壤含水率与土壤导热系数之间的关系以及热源温度对土壤传热的影响，验证了光频域反射分布式光纤传感技术能够精确地监测土壤温度场，并利用土壤温度场的变化规律为其他分布式测温技术在埋地光纤布置时提供指导。