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
作为镁质耐火材料的重要原料，电熔镁砂在低密度高强钢精炼用CaO-Al2O3-SiO2系熔渣中的溶解是影响炉衬使用寿命及钢质量的重要因素。本工作采用高温激光共聚焦显微观测系统研究了1 600 ℃下镁砂在该熔渣中的溶解行为，探究了镁砂颗粒的形状、质量及熔渣CaO和SiO2质量分数比(即C/S)对其溶解行为的影响。结果表明：镁砂主要形状对其溶解速率影响较小；溶解速率随质量增大呈近线性下降，随C/S的增加而先降低后增加；镁砂颗粒的溶解曲线受质量影响更大，其溶解模型n值分别对应1/2、2/3、3/5，这为深入理解镁质耐火材料的渣蚀行为和提质优化提供指导。
电熔镁砂 耐火材料 溶解速率 氧化钙-氧化铝-二氧化硅系熔渣 溶解模型 fused magnesia refractory dissolution rate calcium oxide-alumina-silicon dioxide slag dissolution model
陕西科技大学半导体材料与器件中心，西安 710021
在ZnO-Bi2O3-MnO2-Cr2O3基础上掺杂不同含量的SiO2，采用传统固相烧结法制备ZnO压敏陶瓷。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜研究了ZnO压敏陶瓷的物相组成和微观结构。利用数字源表、电感电容电阻测试仪测试并分析其电学性能。利用电容-电压特性法测试其晶界参数。结果表明：在频率10 kHz附近时，由于极化跟不上外电场变化，相对介电常数急速下降，同时产生相应的损耗峰。随着SiO2掺杂量的增加，损耗角正切(tanδ)先降低后升高，在掺杂量为0时最高，1.0%(摩尔分数)时最低，SiO2的掺杂明显降低了在105 Hz附近的tanδ值。非线性系数(α)随着SiO2掺杂量的增加先增加后减小，在SiO2掺杂量为1.0%时，样品α值达到43.36，晶界势垒高度φb在10 kHz时为1.98 eV，施主浓度低至2.97×1024 m-3，同时漏电流IL为0.31 μA/cm2。
二氧化硅 氧化锌 压敏陶瓷 晶界势垒 非线性系数 电容-电压特性法 silicon dioxide zinc oxide varistor ceramics Schottky barrier nonlinear coefficient capacitance-voltage characteristic method
武汉科技大学资源与环境工程学院，冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室，武汉 430081
二氧化硅(SiO2)膜因其耐高温且孔径可调在分离纯化领域得到了广泛关注，但其表面的无定型结构导致渗透性与选择性相互制约，影响分离效果。以二氧化硅膜为基膜，金属有机框架材料(ZIF-8)对其进行修饰改性，制得SiO2@ZIF-8复合膜，探究了ZIF-8合成条件、ZIF-8添加量及原料液温度对复合膜乙醇渗透汽化脱水性能的影响。结果表明：ZIF-8规则的孔道结构提供了额外的水分子传输通道，复合膜的渗透侧含水率可达99.5%，渗透通量提高至9.6 kg/(m2·h)，分离因子为1 973。采用Arrhenius方程对改性前后膜的渗透通量与温度的关系进行拟合，发现复合膜在渗透汽化过程中水分子的表观活化能更高，随着温度升高水通量增加的更快，分离效果更好。SiO2@ZIF-8复合膜有效改善了无定型网状结构的缺陷，在渗透汽化有机溶剂脱水方面具有广阔的应用前景。
二氧化硅 金属有机框架材料 复合膜 渗透汽化 乙醇脱水 silicon dioxide metal organic framework material composite membrane pervaporation ethanol dehydration
1 广东工业大学材料与能源学院，广州 510006
2 重庆大学电气工程学院，重庆 400044
3 格力钛新能源股份有限公司，珠海 519090
复合聚合物电解质是未来固态锂电池最重要的候选电解质之一，但其中无机填料易团聚，难以形成连续的离子传输通路。通过静电纺丝和高温热处理手段得到柔性SiO2纳米纤维多孔薄膜，采用扫描电子显微镜、Fourier变换红外光谱、X射线衍射和热重-微分热重法对样品进行了表征，系统研究了电纺前驱体溶液中正硅酸乙酯的占比和聚合物浓度对纳米纤维多孔薄膜形貌及柔性的影响。并以该多孔薄膜作为支撑体，制备了聚氧化乙烯(PEO)基复合聚合物电解质(CPE-SiO2)。对其电化学性能进行了测试，30 ℃时离子电导率达到2.52×10-5 S/cm，60 ℃时LiFePO4|CPE-SiO2|Li半电池可以在1 C倍率下充放电稳定循环50次，Li|CPE-SiO2|Li对称电池可在60 ℃下充放电稳定循环300 h，为下一代高性能全固态电池的商业化提供了一种行之有效的思路。
固态锂电池 纳米纤维多孔薄膜 二氧化硅 复合聚合物电解质 电化学性能 solid state lithium batteries nanofiber porous membranes silicon dioxide composite polymer electrolyte electrochemical properties
1 西安工程大学材料工程学院，西安 710048
2 陕西航空电气有限责任公司，陕西 咸阳 713107
碳泡沫复合材料因其特有的多孔结构，在隔热、储能、吸附等领域具有广阔的应用前景。为进一步改善其力学、隔热性能，本工作以锆改性酚醛树脂、酚醛空心微球为原料，SiO2气凝胶为增强相，通过模压成型-碳化工艺制得SiO2气凝胶改性碳泡沫复合材料。采用扫描电子显微镜、万能试验机、比表面积及孔径分布测试仪等研究了SiO2气凝胶含量对碳泡沫复合材料的微观结构、压缩强度及抗氧化性能的影响；采用热常数仪研究了改性前后碳泡沫复合材料的热导率，分析其高温传热行为。结果表明：SiO2气凝胶弥散分布在碳泡沫韧带和微球表面处，并未改变碳泡沫的泡孔结构；当SiO2气凝胶的含量为2%(质量分数)时，压缩强度和比压缩强度达到最大值，分别为19.39 MPa和42.17 MPa·cm3/g，较改性前分别提高了106.7%和79.8%。引入适量SiO2气凝胶，可阻碍热量传播路径，限制辐射传热；当其含量为5%时，碳泡沫复合材料的隔热性能与抗氧化性能最佳，800 ℃的热导率仅为0.447 W/(m·K)，较改性前降低了38.9%；700 ℃等温氧化30 min，碳泡沫质量损失为18%。
碳泡沫 二氧化硅气凝胶 热性能 压缩强度 carbon foam silicon dioxide aerogels thermal property compressive strength
青岛科技大学高分子科学与工程学院，青岛 266000
以正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源、N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为乳化致孔剂，采用酸催化法得到部分缩合的聚硅酸乙酯(PES)，再经碱进一步催化得到介孔二氧化硅微球。分析了酸催化剂用量、旋蒸温度对PES粘度及聚合程度的影响以及PES粘度对二氧化硅微球粒径的影响，并研究了氨水用量、乳化致孔剂种类、乳化致孔剂用量以及搅拌速度和后处理方式对二氧化硅微球性质的影响。利用扫描电子显微镜、旋转粘度计、氮吹吸附仪、傅里叶变换红外光谱仪等对所得微球进行表征。结果表明，所制备的介孔二氧化硅微球球形完整，粒径分布均匀，纯度高，微球平均孔径为10.164 4 nm，孔体积为1.023 023 cm3/g，比表面积为396.528 1 m2/g。
二氧化硅微球 大粒径 介孔 溶胶-凝胶法 粘度 纳微结构 silicon dioxide microsphere large particle size mesoporous sol-gel method viscosity nano microstructure
1 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
通过原子层沉积技术在熔石英玻璃表面制备了同质材料的单层SiO2薄膜, 对光学薄膜的物理化学性质和强激光辐照下的激光诱导损伤性能进行了深入研究。 实验中采用双叔丁基氨基硅烷(BTBAS)和臭氧(O3)作为反应前驱体, 在熔石英光学元件表面进行了SiO2薄膜的原子层沉积工艺研究, 以不同沉积温度条件制备了一系列膜样品。 首先对原子层沉积特性和薄膜均匀性展开了研究, 发现薄膜生长厚度与沉积循环次数之间符合线性生长规律, 验证了制备薄膜的原子级逐层生长特性, 并且表面沉积膜层的均匀性很好, 其测得膜厚波动不超过2%。 然后针对不同温度条件下沉积的SiO2薄膜, 对其粗糙度及各类光谱特性展开了研究, 对比结果表明: 样品的表面粗糙度在镀膜后有轻微的降低; 薄膜样品在200~1 000 nm范围内具有出色的透过率, 均超过90%并逐渐趋近于93.3%, 且其透射光谱与在裸露熔石英衬底上测得的光谱没有明显差异; 镀膜前后荧光光谱和傅里叶变换红外光谱的差异证实了原子层沉积SiO2膜中点缺陷(非桥键氧、 氧空位、 羟基等)的存在, 这将会影响薄膜耐损伤性能。 最后对衬底和膜样品进行了紫外激光诱导损伤测试, 损伤阈值的变化表明熔石英元件表面沉积薄膜后的激光损伤性能有所降低, 其零概率损伤阈值从31.8 J·cm-2减小到20 J·cm-2左右, 与光谱缺陷情况表征相符合。 薄膜中点缺陷部位会吸收紫外激光能量, 导致局域温度升高, 进而出现激光诱导损伤现象并降低抗激光损伤阈值。 在选定的沉积温度范围内, 较高温度条件下沉积的SiO2薄膜其激光诱导损伤性能更好, 可以控制沉积温度条件使得元件的抗损伤性能更为接近衬底本身, 后续有望通过其他反应参数的优化来获得薄膜抗损伤性能的进一步提升。
原子层沉积 二氧化硅 沉积温度 光学特性 激光诱导损伤 Atomic layer deposition Silicon dioxide Deposition temperature Optical properties Laser-induced damage 光谱学与光谱分析
2021, 41(7): 2307
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China
2 Institute of Future Lighting, Academy for Engineering and Technology, Fudan University, Shanghai 200433, China
3 School of Materials Science and Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418, China
4 Institute of New Materials & Industrial Technology, Wenzhou University, Wenzhou 325024, China
There are many strategies to maintain the excellent photoluminescence (PL) characteristics of perovskite quantum dots (QDs). Here, we proposed a facile and effective method to prepare cyan CsPb(Cl/Br)3/SiO2 nanospheres at room temperature. Cubic CsPb(Cl/Br)3 was obtained by adding a LiCl-H2O solution and anion exchange reaction. With (3-aminopropyl)triethoxysilane as an auxiliary agent, a QDs/SiO2 composite was extracted from a sol-gel solution by precipitate-encapsulation method. The transmission electron microscopy images and Fourier transform infrared spectra indicated the QDs were indeed embedded in silica substances. Besides, humidity stability and thermal stability show the composite possesses a great application value. Finally, cyan QDs@SiO2 powder has a high PL quantum yield of up to 84%; the stable cyan fluorescent powder does have great potential to play a key role in commercial full spectrum display.
quantum dots silicon dioxide CsPb3 lithium chloride cyan Chinese Optics Letters
2020, 18(7): 071601
华中光电技术研究所－武汉光电国家研究中心, 湖北 武汉 430223
针对1 080 nm连续激光光学系统中反射镜的需求, 设计了低损耗高反膜膜系, 优化了膜系中的电场分布, 对高反膜元件工艺体系进行了控制。采用离子束溅射工艺, 成功地在超光滑石英玻璃基底上研制出了Ta2O5/SiO2体系高反膜, 对所获得的高反膜元件表面粗糙度、光学性能及抗激光损伤能力进行了讨论与分析。结果表明: 研制的低损耗1 080 nm高功率激光高反膜元件表面粗糙度达到0.115 nm, 在1 064 nm处吸收和散射损耗之和约17 ppm, 可承受500 kW/cm2的激光辐照而不损伤, 工艺技术应用前景良好。
高功率激光 低损耗 反射膜 离子束溅射 五氧化二钽 二氧化硅 high power laser low loss HR coating ion beam sputtering tantalum pentoxide (Ta2O5) silicon dioxide (SiO2)
1 太原科技大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710000
分别采用VO2单独烧成工艺以及VO2与SiO2共烧成工艺制备了SiO2/VO2热致变色涂层,研究了涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能。研究结果表明:SiO2/VO2涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能强烈地依赖于沉积工艺;其微观结构随SiO2胶体的不同而略有不同,但热致变色性能和光学性能无显著差异;在热致变色性能无明显损失的情况下,采用VO2单独烧成工艺制备的SiO2/VO2涂层的可见光透射性能得到了显著提升;双层膜样品具有良好的综合性能,其近红外光调控率为39.6%,太阳能转换效率为8.4%,25 ℃下可见光积分透射率与太阳能积分透射率分别为68.4%、72.0%。
薄膜 热致变色 VO2 SiO2 溶胶凝胶 智能窗
