1 1.南京理工大学 材料科学与工程学院, 南京 210094
2 2.罗斯国家科学院 材料科学与应用研究中心, 明斯克 220072, 白俄罗斯
BiFeO3是一种非常有前途的无铅铁电材料, 与大多数传统铁电材料相比, 它具有更大的极化和更高的居里温度, 为高温应用提供了可能。受到衬底强烈的夹持效应、较大的矫顽场和漏电流的影响, BiFeO3薄膜难以被极化。自极化是解决这一问题的可行方法。本研究采用溶胶-凝胶法在Pt(111)/Ti/SiO2/Si衬底上生长了BiFeO3薄膜, 向上梯度薄膜(从衬底BiFeO3过渡到薄膜表面Bi0.80Ca0.20FeO2.90)以及向下梯度薄膜(从衬底Bi0.80Ca0.20FeO2.90过渡到薄膜表面BiFeO3)。通过细致地调控薄膜内部缺陷的定向分布形成内置电场，从而导致薄膜具有自极化特性。压电力显微镜结果表明：在BiFeO3薄膜中, Ca的梯度方向可以调控自极化的方向。此外, 类似二极管的单向导通特性验证了薄膜的自极化是由Ca的浓度梯度掺杂导致。X射线光电子能谱结果表明, 氧空位的梯度分布导致的内置电场可能是造成自极化现象的原因。本研究为实现铁电薄膜的自极化提供了一种新的策略, 并在以自极化的内置电场为驱动, 提高光伏或光敏器件性能方面具有潜在的应用前景。
自极化 梯度掺杂 铁酸铋薄膜 溶胶-凝胶法 self-polarization gradient doping bismuth ferrite film Sol-Gel method 
Tong Hoang Lin 1,2,3Che Quang Cong 1,2,3Nguyen Thanh Hoai Nam 1,2,3Hoang An 1,2,3[ ... ]Nguyen Huu Hieu 1,2,3,*
Author Affiliations
Abstract
1 VNU-HCM, Key Laboratory of Chemical Engineering and Petroleum Processing (Key CEPP Lab), Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam
2 Faculty of Chemical Engineering, Ho Chi Minh City University of Technology (HCMUT), 268 Ly Thuong Kiet Street, District 10, Ho Chi Minh City, Vietnam
3 Vietnam National University Ho Chi Minh City (VNU-HCM), Linh Trung Ward, Thu Duc City, Vietnam
In this study, three-dimensional porous magnesium ferrite/titanium dioxide/reduced graphene oxide (MgFe2O4-GM/TiO2/rGO (MGTG)) was successfully synthesized via green and hydrothermal-supported co-precipitation methods using the extract of Garcinia mangostana (G. mangostana) as a reducing agent. The characterization results indicate the successful formation of the nano/micro MgFe2O4 (MFO) and TiO2 on the structure of the reduced graphene oxide (rGO), which can also act as efficient support, alleviating the agglomeration of the nano/micro MFO and TiO2. The synergic effects of the adsorption and photodegradation activity of the material were investigated according to the removal of crystal violet (CV) under ultraviolet light. The effects of catalyst dosage, CV concentration, and pH on the CV removal efficiency of the MGTG were also investigated. According to the results, the CV photodegradation of the MGTG-200 corresponded to the pseudo-first-order kinetic model. The reusability of the material after 10 cycles also showed a removal efficiency of 92%. This happened because the materials can easily be recollected using external magnets. In addition, according to the effects of different free radicals ·O2?, h+, and ·OH on the photodegradation process, the photocatalysis mechanism of the MGTG was also thoroughly suggested. The antibacterial efficiency of the MGTG was also evaluated according to the inhibition of the Gram-positive bacteria strain Staphylococcus aureus (S. aureus). Concurrently, the antibacterial mechanism of the fabricated material was also proposed. These results confirm that the prepared material can be potentially employed in a wide range of applications, including wastewater treatment and antibacterial activity.
magnesium ferrite titanium dioxide reduced graphene oxide Garcinia mangostana photodegradation antibacterial Journal of Semiconductors
2023, 44(12): 122702
西安建筑科技大学材料科学与工程学院，西安 710055
采用固相反应法制备了单相块体(Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)Fe2O4高熵尖晶石陶瓷。结合X射线衍射，扫描电子显微镜和能谱仪对制备过程中的物相组成、显微结构和元素分布进行分析。随烧结温度的升高陶瓷材料体积密度增大，气孔率降低，1 200 ℃烧结所得致密高熵尖晶石陶瓷材料呈单相，元素均匀分布，其弯曲强度和断裂韧性分别达43.00 MPa和1.30 MPa·m1/2。所制备高熵尖晶石陶瓷对电磁波兼具介电损耗和磁损耗能力，其在3.0 mm处可获得最大的有效吸收带宽为12.37 GHz，是具有一定承载能力和优异宽频吸波性能的陶瓷材料。
铁氧体 高熵陶瓷 尖晶石结构 电磁吸波性能 ferrite high entropy ceramics spinel structure electromagnetic absorption properties
1 哈尔滨工业大学，先进焊接与连接国家重点实验室，中国 哈尔滨 150001
2 哈工大郑州研究院，中国 郑州 450018
3 乌克兰国家科学院巴顿焊接研究所，乌克兰 基辅01030
为得到兼具结构可靠性和电磁功能匹配性的多晶钇铁石榴石型铁氧体(YIG)接头，设计并制备了铋硼镍铁四元玻璃钎料进行YIG铁氧体连接实验，分析了玻璃在铁氧体表面润湿性、接头典型组织、连接温度对接头微观组织及力学性能的影响。结果表明：玻璃钎料在YIG铁氧体表面润湿性良好；制备过程中融入玻璃钎料的Al3+部分取代NiFe2O4和YFe3B4O12中的Fe3+，由于Al3+半径更小，晶格畸变更小，使得NiFe2O4和YFe3B4O12的聚集生长得到促进；伴随温度升高，焊缝内细小的NiFe2O4颗粒向大尺寸块状组织转变，证明了高温可以促进NiFe2O4的聚集长大；YIG/玻璃/YIG接头具有较高的剪切强度，在750 ℃时达到最高强度71 MPa，此后随温度升高接头剪切强度下降，800 ℃时降至47 MPa。
多晶钇铁石榴石型铁氧体 磁性微晶玻璃 接头性能 微观组织 polycrystalline yttrium iron garnet ferrite magnetic microcrystalline glass mechanical properties microstructure
1 济南大学 山东省建筑材料制备与测试技术重点实验室, 济南 250022
2 济南大学材料科学与工程学院, 济南 250022
铁相作为低碳高抗蚀水泥熟料的关键矿物, 对改善水泥生料易烧性、熟料的形成与水化及提升水泥抗离子侵蚀能力发挥重要作用。本文综述了铁相的物化特性并总结了其对硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥影响的最新研究进展, 重点就铁相对两种水泥熟料矿物形成、水化速率与产物、力学与抗离子侵蚀性能影响进行了分析与讨论, 并在最后提出了低碳高抗蚀水泥亟待解决的问题与应用前景。
铁相 水泥熟料 矿物形成 水化 抗侵蚀性能 ferrite phase cement clinker mineral formation hydration corrosion resistance
1 建筑材料工业技术监督研究中心,硫(铁)铝酸盐水泥重点实验室, 北京 100024
2 中核国电漳州能源有限公司, 漳州 363300
铁相固溶体(以下简称铁相)是铁铝酸盐水泥熟料中的重要矿物, 但其对铁铝酸盐水泥熟料的烧成及性能影响尚不完全明确。采用综合热分析、易烧性分析、X射线衍射和岩相分析方法对不同铁相含量的铁铝酸盐水泥熟料形成进行了研究。结果表明: 铁相含量增加对铁铝酸盐水泥熟料形成过程中吸、放热反应温度没有明显影响, 但会导致熟料烧成过程中液相量显著增加。铁相含量增加对铁铝酸盐水泥熟料形成过程中的石膏化合生成C4A3有阻碍作用, 但对熟料烧结以及熟料矿物晶体生长有促进作用。在铁铝酸盐水泥熟料形成过程中, 当煅烧温度超过1 250 ℃时过渡矿物C5S2才完全消失, 当煅烧温度超过1 350 ℃时, C4A3大量分解, 适宜的烧成温度范围为1 250~1 350 ℃。
铁铝酸盐水泥 铁相 吸放热 烧成温度 ferroaluminate cement ferrite phase endothermic and exothermic C4A3 C4A3 burning temperature range
1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室, 上海 201899
2 中国科学院大学材料科学与光电工程中心, 北京 100049
3 上海应用技术大学材料科学与工程学院, 上海 201418
正交钙钛矿结构RFeO3系列稀土正铁氧体材料是一类在近红外波段透明的铁磁材料, 关于RFeO3的超快自旋重取向及其相干控制的研究近年来成为相关领域的研究热点。由于固态材料的磁化振子和电子自旋共振能谱等基本性质的 “元激发” 能量均在太赫兹能量范围内, 得益于太赫兹技术的发展, 近年来利用太赫兹超快光学调控RFeO3晶体中不同离子间的交换相互作用、磁各向异性自旋-声子耦合等也取得了一系列突破, 对磁学的基础研究具有重要意义。结合笔者近几年的研究进展, 总结了国内外RFeO3晶体太赫兹光学调控研究情况, 并对该类晶体的超快光磁研究进行了展望。
激光物理 太赫兹 光学调控 稀土正铁氧体 laser physics terahertz optical modulation rare-earth ferrite
1 武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室, 武汉 430081
2 广西北港新材料有限公司, 北海 536000
3 淄博市发展改革委, 淄博 255000
采用静态坩埚法将AOD炉渣线区镁钙砖在1 700 ℃空气气氛下高温热处理3 h后进行抗渣试验。结合XRD、SEM、EDS等测试手段, 分析了AOD炉两个阶段炉渣对渣线区镁钙砖的侵蚀机理。结果表明: 低碱度的氧化期炉渣对镁钙砖侵蚀明显, 炉渣在表面张力和毛细管力作用下, 进入镁钙砖内部与CaO反应生成低熔点的铁酸二钙2CaO·Fe2O3(C2F), 促进砖中CaO溶解, 破坏了原有的致密结构, 使反应层结构变得疏松、易剥落; 镁钙砖中方镁石晶簇吸收液态渣中的铁、铬、锰氧化物, 并在其晶内和晶间形成复合尖晶石结构, 从而提高镁钙砖表面渣的黏度, 减缓渣的侵蚀; 还原期炉渣碱度较高, 对镁钙砖的侵蚀作用较弱, 主要表现为SiO2向砖内侵蚀渗透, 以及体积效应和温度梯度导致镁钙砖表面小尺寸方镁石晶簇向渣中剥落。
AOD炉 镁钙砖 侵蚀机理 氧化期炉渣 还原期炉渣 方镁石晶簇 铁酸二钙 复合尖晶石 AOD furnace MgO-CaO brick corrosion mechanism oxidation period slag reduction period slag periclase crystal cluster dicalcium ferrite composite spinel
浙江工业大学材料科学与工程学院, 磁电功能材料研究所, 杭州 310014
随着5G通信技术的发展和第3代宽禁带半导体广泛的商用, 功率电子器件朝着高频化、小型化和高能效化的方向加速发展。MnZn铁氧体作为功率电子器件的核心材料, 成为学术界和产业界在高频软磁材料方面研究的焦点。本综述主要介绍近年来MnZn铁氧体在高频化方向上最新的研究进展, 包括通过主成分设计、添加剂调控和低温烧结工艺等手段, 实现高频、宽温和低损耗等特性, 以及高频下MnZn铁氧体损耗的应力敏感性。随着高频损耗发生机制研究的深入, 今后5到10年内将会开发出更多的在0.5 MHz以上的高频和更高的磁通密度下表现出更低损耗的MnZn铁氧体新材料, 并迅速应用于通信电源等领域。
软磁铁氧体 MnZn铁氧体 高频 功率损耗 soft magnetic ferrites MnZn ferrite high frequency power loss
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 武汉理工大学材料科学与工程学院, 武汉 430070
为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能, 推进HFC在海洋工程中的应用, 本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段, 研究了50 ℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明, 由于SL具有较高的火山灰反应活性, 掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能, 同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能, 且后期强度增长缓慢, 但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明, SL促进了水泥对氯离子的物理吸附, 而FA促进了水泥对氯离子的化学固化, SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。
高铁相硅酸盐水泥 矿物掺合料 矿粉 粉煤灰 蒸养 毛细孔 氯离子固化 high-ferrite Portland cement mineral admixture slag fly ash steam curing capillary pore chloride binding
