稀有矿物异极矿的人工合成研究进展稀有矿物异极矿的人工合成研究进展

异极矿因具有较高的热释电系数和低的介电常数, 可以作为一种传感器材料应用于温度测量、红外光谱测量和催化中。然而天然异极矿成分复杂, 存在类质同像替代现象和共生矿物, 限制了其热释电机理分析及实际应用,因此, 人们开始利用不同的合成方法探索异极矿的人工合成。本文结合目前异极矿的研究现状, 综合分析了异极矿所具有的物理性能、人工合成方法及目前存在的问题, 以期为后续合成成分简单的异极矿单晶、研究其热释电性产生的机理以及性能调控提供重要参考。     

稀有矿物方硼石人工合成与功能特性研究进展

方硼石是一个罕见的极性矿物家族,大量针对方硼石热释电性的研究表明,方硼石在未进行任何改性的情况下就具有接近PZT等材料的热释电性能,而其结构并不是传统的钙钛矿构型,且不含有任何毒性元素,它作为一种热释电材料极具研究与应用价值。遗憾的是受限于材料质量等原因,至今方硼石的热释电机理与共性构效关系并未被阐明,因此针对方硼石的系统性改性研究还未深入开展,其热释电应用潜力也未被很好地开发。基于以上科学问题,本文综述了方硼石矿物晶体材料的人工合成方法和介电、热释电、铁电、铁磁、铁弹以及非线性光学等性质的研究进展,以期为后续进一步合成方硼石单晶、研究其本征物性以及性能调控提供重要参考。     

钻具切割用聚晶立方氮化硼刀具的摩擦学研究

在钻探工程中遇到孔内事故时,经常采用割刀来切割事故钻具,然而在切割事故钻具的同时也会涉及到切割周边岩石的问题。本研究针对刀具切割岩石的复杂工况条件,设计了不同退火温度下的聚晶立方氮化硼（Polycrystalline Cubic Boron Nitride Compact,简称PCBN）复合片对磨Si₃N₄球的摩擦磨损试验,采用了光学显微镜和X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱仪（EDS）等表征方法,分析了退火温度对PCBN的影响和PCBN对磨Si₃N₄球的摩擦学行为。结果表明：高于800 ℃退火处理,PCBN粘结剂氧化生成TiO₂。当800 ℃退火的PCBN对磨Si₃N₄球时,出现轻微的粘着磨损;900 ℃退火的PCBN对磨Si₃N₄球时,粘着磨损现象加重;然而,1000 ℃退火处理后,磨痕处磨粒磨损和粘着磨损共存。且PCBN对磨Si₃N₄球时,摩擦系数与退火温度有关。     

镁、锂电气石/玻璃复合材料的制备与负离子释放性能对比

采用丝网印刷技术,以天然电气石粉末为原料成功制备了镁电气石/玻璃复合材料与锂电气石/玻璃复合材料,并在密闭空间测量了电气石/玻璃复合材料的负离子释放性能。负离子测试结果表明,当镁电气石/玻璃复合材料与锂电气石/玻璃复合材料的附着面积为76.97 cm²时,负离子释放量分别为202 cm^-3和208 cm^-3,说明镁与锂电气石/玻璃复合材料的负离子释放性能近似,廉价镁电气石可以替代价格昂贵的锂电气石用于制备具有负离子释放性能的玻璃材料。进一步研究发现,当电气石粉末附着面积增加一倍时,镁与锂电气石/玻璃复合材料负离子释放量均提高为原来的3倍左右。