bck

收藏本站

ZnO透明陶瓷的制备和光学性能优化

【摘要】:透明陶瓷的研究工作已经从聚焦各向同性的立方晶系材料体系拓展到低对称性材料体系,而低对称性透明陶瓷的制备和光学透明性优化是目前面临的一个难点。常温常压下ZnO材料为六方晶体结构,其不同晶向上的折射率差异造成的双折射导致其光学透明性欠佳,如何有效提高ZnO透明陶瓷的光学透过率是实现其在闪烁探测上应用的研究重点。本论文以ZnO陶瓷材料作为研究对象,对其纳米粉体及透明陶瓷的制备科学进行了系统研究。基于Rayleigh–Gans–Debye(RGD)光散射理论,建立了晶粒尺寸、陶瓷织构度对ZnO透明陶瓷光学透过率影响的定量理论模型。以自制纳米ZnO粉体为初始原料,采用强磁场诱导注浆成型工艺实现了ZnO素坯的磁场诱导成型,通过放电等离子体烧结方法实现了不同晶粒尺寸、不同织构度的ZnO透明陶瓷样品的制备,实现了ZnO透明陶瓷光学透明性的有效调控,与理论模型计算结果吻合良好。取得以下主要结果:以Zn(NO_3)_2·6H_2O为原料,尿素为沉淀剂,采用均相沉淀法制备ZnO纳米粉体前驱体,通过在不同煅烧温度下获得颗粒尺寸可调的ZnO纳米粉体。采用正交实验法研究了原料浓度、沉淀剂浓度及反应时间对产物产量与粉体颗粒尺寸的影响。实验结果表明沉淀剂浓度是影响产量及颗粒尺寸的主要原因。为获得高产量均匀分布单分散的ZnO粉体材料,优化工艺参数为尿素浓度为0.45 mol/L、硝酸锌浓度为0.2 mol/L、反应时间为6 h。粉体颗粒尺寸随着煅烧温度的提高而增大,当煅烧温度从400℃提高到700℃时,粉体颗粒尺寸从35 nm增大至200nm,比表面从28.1 m~2/g降至16.9 m~2/g,粒度分布也趋于均一化。以沉淀法制备的颗粒尺寸约120 nm的单分散ZnO粉体为原料,在空气、氧气、真空三种不同气氛下研究了ZnO陶瓷的无压烧结行为。在1300℃/4h空气气氛下获得致密度最高的陶瓷样品相对密度为98.1%,晶粒尺寸约70μm;在氧气气氛下可实现无挥发最高的烧结温度为1550℃,晶粒尺寸可达80μm以上,但相对密度仅为97.3%。真空烧结950℃获得的ZnO陶瓷具有一定的透明性(1.6%@600 nm),相对密度为98.4%,平均晶粒尺寸为16.7μm。无压烧结结果表明无压烧结条件下难于实现ZnO陶瓷的致密化烧结。而通过SPS烧结在850℃/80 MPa下保温10 min可获得相对密度99.5%的ZnO透明陶瓷,其平均晶粒尺寸为0.66μm,600 nm处的光学直线透过率达12.9%。基于RGD球形颗粒光散射理论,分析了入射光在ZnO陶瓷内部的传输过程,构建了单轴六方晶系透明陶瓷的散射行为与其光学直线透过率之间关联的理论模型。提出在充分致密化前提下,ZnO陶瓷中晶粒尺寸和晶粒取向度是影响其光学透过率的两个重要参数。通过XRD手段表征出ZnO陶瓷内部晶粒取向分布情况,再加上XRD与陶瓷织构度之间的关联关系,模拟出了ZnO陶瓷中晶粒尺寸与陶瓷织构度与其光学直线透过率之间的定量关系,结果显示为进一步提高ZnO透明陶瓷的直线光学透过率必须降低陶瓷晶粒尺寸,提高其织构度。通过优化SPS过程中加压起始温度,实现了细晶化ZnO透明陶瓷的制备。ZnO晶粒尺寸从0.66μm减小至0.35μm时,ZnO透明陶瓷样品600 nm处的直线透过率从12.9%提高到21.6%,表明在晶粒随机取向状态下,降低晶粒尺寸可以有效提升样品的光学透过率。利用合肥SM1强磁场装置实现了ZnO陶瓷浆料在0-9 T强磁场下注浆诱导成型,并对不同强磁场条件下所得的ZnO素坯进行SPS烧结,获得了不同织构度的陶瓷样品。XRD衍射结果数据表明,在ZnO浆料成型中施加磁场强度从6 T提升至9 T时,SPS烧结ZnO样品的织构度从9.2%提升至24.7%。对与同等晶粒尺寸ZnO陶瓷样品,随着陶瓷织构度从4.0%提高到24.7%时,样品直线透过率从21.6%提升到36.6%。所获得实验结果与理论模型吻合良好。本论文从理论和实验两个方面证实了细晶化和高织构度能够优化ZnO透明陶瓷直线光学透过率,相关结果为研制具有良好光学透过率的ZnO透明陶瓷提供了重要的理论模型与实验依据。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 袁方利,黄淑兰,李晋林,季幼章;液相掺杂对ZnO压敏电阻器性能的影响[J];电子元件与材料;1998年03期
2 商世广;王箫扬;赵萍;邢立冬;;ZnO纳米线阵列的可控生长及机理分析[J];西安邮电大学学报;2015年03期
3 马仙梅;杨小天;朱慧超;王超;高文涛;金虎;齐晓薇;高博;付国柱;荆海;马凯;常遇春;杜国同;;氧化锌薄膜生长与ZnO基薄膜晶体管制备(英文)[J];电子器件;2008年01期
4 张密林,张红霞,陈野;ZnO型复合脱硫剂的制备研究[J];应用科技;2004年12期
5 任山;叶志超;胡卓锋;白云帆;杜文哲;秦锡洲;;热氧化法合成ZnO纳米带及其光电特性研究[J];中山大学学报(自然科学版);2008年03期
6 王然龙;阮海波;;柔性ZnO基透明导电薄膜的研究进展[J];重庆理工大学学报(自然科学);2015年05期
7 叶彩;陈慧波;宫丽红;武祥;;液相法合成ZnO纳米材料的研究进展[J];陶瓷学报;2009年01期
8 彭银;鲍玲;;ZnO纳米环的可控合成[J];高等学校化学学报;2008年01期
9 彭奔;杨雷;彭晓虎;钟武;邱树梁;廖怡安;蒋波;李斯;;废ZnO脱硫剂再生工艺进展[J];广东化工;2019年22期
10 郭科;张建良;王广伟;李克江;钟建波;王海洋;;ZnO对焦炭气化反应的影响及动力学分析[J];中国冶金;2017年10期
11 廖峻;;ZnO基透明导电薄膜及其稳定性研究进展[J];广东化工;2016年11期
12 郭志民;丁元法;李云飞;;掺杂ZnO透明导电薄膜研究进展[J];化工新型材料;2014年03期
13 王雪静;屈菊平;闫长领;李晓波;刘萍;;碳纳米管掺杂纳米ZnO气敏元件敏感特性[J];硅酸盐学报;2010年05期
14 肖胜根;甘国友;严继康;;浅谈ZnO压敏电阻器低压化[J];佛山陶瓷;2006年05期
15 肖胜根;甘国友;严继康;;ZnO压敏电阻器低压化浅谈[J];中国陶瓷工业;2006年04期
16 范坤泰,吴德喜,张光春;低电压ZnO压敏电阻器[J];仪表技术与传感器;1994年01期
17 傅聪;潘新花;陈向阳;叶志镇;;基于共振拉曼光谱的ZnO薄膜载流子浓度提取[J];材料科学与工程学报;2020年06期
18 李骁恒;王旗;;ZnO纳米发电机的结构优化与仿真[J];物理实验;2020年12期
19 冷秀娟;孙伟;范晓鹏;冀承蕾;;复合纳米材料Zno对混凝土抗压强度及抗硫酸盐性能的影响研究[J];科技经济导刊;2020年35期
中国重要会议论文全文数据库 前20条
1 陈娣;刘彬;;基于ZnO布的柔性光探测器和可循环光催化剂[A];中国化学会第28届学术年会第11分会场摘要集[C];2012年
2 徐启杰;柳准;王胜强;于沛;张宁;;ZnO基复合材料对甲醛的光催化降解行为研究[A];河南省化学会2020年学术年会论文摘要集[C];2020年
3 张铮;黄运华;李萍;廖庆亮;张跃;;基于ZnO纳米阵列的应力传感器构建及性能测试[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
4 熊焕明;;ZnO发光量子点在生物成像与纳米载药中的应用[A];第十二届固态化学与无机合成学术会议论文摘要集[C];2012年
5 范科;彭天右;颜昌建;陈俊年;李仁杰;;ZnO微米花散射层在染料敏化太阳能电池中的应用[A];第十三届全国太阳能光化学与光催化学术会议学术论文集[C];2012年
6 薛茹君;吴玉程;刘家琴;王文芳;李广海;张立德;;ZnO掺杂对纳米氧化铝相变及其产物的影响[A];纳米材料与技术应用进展——第四届全国纳米材料会议论文集[C];2005年
7 武丽慧;张永哲;韩立中;康翠萍;谢二庆;;ZnO纳米球制备染料敏化太阳能电池电极的研究[A];TFC'07全国薄膜技术学术研讨会论文摘要集[C];2007年
8 董建新;方亮;张淑芳;彭丽萍;张文婷;高岭;;ZnO上欧姆接触的研究进展[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(2)[C];2007年
9 李成基;李弋洋;曾一平;;高阻ZnO单晶的热激发光、热激电流及热电效应谱测量[A];第十五届全国化合物半导体材料,微波器件和光电器件学术会议论文集[C];2008年
10 方可;汪建华;马志斌;王升高;;微波烧结纳米ZnO的实验研究[A];第九届全国微型化学实验研讨会暨第七届中学微型实验研讨会论文集[C];2011年
11 李楠;张小红;郑言贞;陶霞;;碘掺杂ZnO光阳极染料敏化太阳能电池的性能研究[A];第四届新型太阳能电池学术研讨会论文集[C];2017年
12 雷芳;王开学;魏霄;陈接胜;;不同形貌ZnO的水热合成及其光电性质研究[A];中国化学会第27届学术年会第10分会场摘要集[C];2010年
13 陈义旺;袁凯;李璠;谌烈;;液晶驱动ZnO纳米晶调控杂化太阳能电池形貌[A];2012年两岸三地高分子液晶态与超分子有序结构学术研讨会(暨第十二届全国高分子液晶态与超分子有序结构学术论文报告)会议论文集[C];2012年
14 裴翠锦;杨合情;刘彬;韩果萍;刘俊芳;王金磊;程丽娟;万文平;;ZnO超薄纳米片的制备及其优异的吸附性能[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第26分会:胶体与界面[C];2014年
15 余冉;刘美婷;陈良辉;吴俊康;;纳米TiO_2与纳米ZnO的共存对氨氧化菌的毒性胁迫影响[A];中国环境科学学会学术年会光大环保优秀论文集(2014)[C];2014年
16 王秀军;陈冠华;;维度变化导致ZnO纳米带出现金属性[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
17 叶晓云;周钰明;陈景;孙艳青;王志强;;不同形貌ZnO的水热法制备与表征[A];2007年全国博士生学术论坛(材料科学与工程学科)论文集[C];2007年
18 王飞;张金朝;宋鹂;;助熔剂及ZnO掺杂剂对Gd_2O_2S:Tb制备及性能的影响[A];中国稀土学会第一届青年学术会议论文集[C];2005年
19 李珍;陈文;李飞;艾常涛;靳福江;;退火温度对ZnO薄膜结构及光学性能影响[A];中国硅酸盐学会特种玻璃分会第三届全国特种玻璃会议论文集[C];2007年
20 沙小晶;;高压下ZnO氮取代杂质的第一性原理研究[A];第十三届全国物理力学学术会议论文摘要集[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前20条
1 林德宝;ZnO透明陶瓷的制备和光学性能优化[D];上海大学;2019年
2 郭岩;大气环境ZnO基钙钛矿太阳能电池制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年
3 Ali Hassan;ZnO和GZO薄膜光电性能研究[D];北京工业大学;2018年
4 任璐;纳米结构TiO_2、ZnO的制备及其光催化性能的研究[D];武汉理工大学;2016年
5 王倜;原子层沉积方法制备非极性面ZnO异质结及其物性研究[D];武汉大学;2013年
6 王欢;还原氧化石墨烯及氧化石墨烯/ZnO复合物的制备及其光、电性能研究[D];吉林大学;2012年
7 刘凤娟;ZnO基薄膜的生长及其紫外光敏电阻器的研制[D];北京交通大学;2012年
8 钟民;强磁场调控ZnO稀磁半导体结构与性能研究[D];上海大学;2016年
9 李捷妮;基于ZnO纳米棒阵列的紫外光探测器制备与性能研究[D];中国科学技术大学;2017年
10 袁艳红;碳纳米管与ZnO低维材料的光学特性研究[D];西北大学;2006年
11 张永哲;掺杂ZnO光学性质及染料敏化太阳能电池研究[D];兰州大学;2009年
12 刘洋;过渡元素掺杂ZnO稀磁半导体的制备及性质研究[D];江苏大学;2011年
13 王志军;ZnO量子点中激子的基态特性及表面修饰对光学性质的影响[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
14 张晓晖;微米级电气石表面包覆ZnO及其电磁屏蔽性能研究[D];中国地质大学(北京);2006年
15 黄海琴;ZnO基薄膜晶体管的研制[D];北京交通大学;2012年
16 申衍伟;ZnO异质结光电器件的制备及其性能研究[D];北京科技大学;2016年
17 王景风;碳、银共改性ZnO催化剂及其热分解高氯酸铵性能研究[D];哈尔滨工业大学;2020年
18 吴克跃;ZnO纳米材料的制备、物性及在染料敏化太阳能电池器件中的应用研究[D];安徽大学;2012年
19 刘伟景;ZnO稀磁半导体低维结构的制备和性能研究[D];华东师范大学;2010年
20 张晓;ZnO基宽禁带稀磁半导体材料的制备及性能研究[D];南开大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前20条
1 张小庆;ZnO多晶薄膜和纳米粉末的制备及表征[D];西安理工大学;2006年
2 张二云;新型ZnO基复合脱硫剂的制备研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 邹节新;低维ZnO异质结自供电紫外探测器的制备及其响应性能的研究[D];华南理工大学;2020年
4 董永永;ZnO多级结构纳米材料的制备及其光催化性能[D];西北师范大学;2017年
5 杨笑江;ZnO基双色探测器的制备及研究[D];长春理工大学;2019年
6 申野;ZnO基阻变存储器的制备工艺及性能探究[D];电子科技大学;2019年
7 王松;纳米棉纤维/ZnO基复合材料的制备及其光催化性能研究[D];浙江理工大学;2019年
8 马杨;基于ZnO竖直纳米棒阵列的光探测器研究[D];合肥工业大学;2018年
9 卢学良;掺镁ZnO基固体装配型薄膜体声波谐振器研究[D];上海交通大学;2017年
10 朱珂欣;ZnO基纳米异质结的制备与光催化性能研究[D];西安工业大学;2019年
11 王爽;(C-)M~(2+,3+,4+)/ZnO类海绵状纳米结构材料的制备、表征及其光催化性能[D];西北师范大学;2019年
12 张小舟;ZnO压电薄膜的制备及其能量采集和传感特性的研究[D];安徽大学;2019年
13 任勃帆;(GaN)_(1-x)(ZnO)_x固溶体纳米线成分和晶面调控及光催化性能研究[D];天津大学;2018年
14 周慧敏;镁合金表面ZnO超疏水复合膜层的制备及其性能研究[D];哈尔滨工程大学;2019年
15 胡聪;ZnO阻变存储器的实验与数值模拟研究[D];兰州大学;2018年
16 王和平;海藻酸钠/壳聚糖/ZnO复合材料的制备及其在药物缓释、食品保鲜中的应用研究[D];太原理工大学;2019年
17 左蒋思之;溶剂热法制备ZnO基光再生吸附剂及其吸附性能的研究[D];青岛科技大学;2019年
18 谢亮;ZnO基光催化材料制备及性能研究[D];江西理工大学;2019年
19 吴良臣;含ZnO多层薄膜的电阻开关特性的研究[D];西南大学;2019年
20 贾晓芳;Mo/Ce掺杂对ZnO物性影响的第一性原理研究[D];内蒙古工业大学;2018年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|