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硫系玻璃动力学强弱性评测方法

硅酸盐学报 2019年第2期47卷 260-264页

作者：陈振顾少轩陶海征唐博博何蓉赵仲勋梁立新徐华峰硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉理工大学武汉430070 湖北新华光信息材料有限公司湖北襄阳441057

玻璃动力学强弱性指数m值的主要评测方法有两种:通过玻璃转变温度附近黏温关系测试直接获得mvis值;基于量热分析,根据不同升温速率获得假想温度,并假定玻璃转变温度范围内假想温度Tf符合Arrhenius关系,通过理论推导间接获得mDSC值。由... 详细信息

玻璃动力学强弱性指数m值的主要评测方法有两种:通过玻璃转变温度附近黏温关系测试直接获得mvis值;基于量热分析,根据不同升温速率获得假想温度,并假定玻璃转变温度范围内假想温度Tf符合Arrhenius关系,通过理论推导间接获得mDSC值。由于玻璃转变温度范围内假想温度Tf和黏度的关系实际上并非严格遵循Arrhenius关系,因此mDSC和mvis之间存在偏差。以系列商用硫系玻璃为例,通过两种评测方法比较,建立了通过mDSC推算mvis的经验公式,实现了准确、快速的评测硫系玻璃动力学强弱性。

关键词：硫系玻璃动力学强弱性黏温关系量热法

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硫系玻璃熔体的黏度测试方法和黏温方程

材料导报 2019年第S2期33卷 181-188页

作者：周鹏赵华陶海征祖成奎刘永华石凯文张瑞中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

黏度作为硫系玻璃重要的物理性质,是控制玻璃制备过程和评估玻璃应用情况的重要参数。黏度测试方法和黏温关系数学方程一直是硫系玻璃研究领域的热点。本文介绍了硫系玻璃熔体多种黏度测试方法的适用范围和开发历程;综述了硫系玻璃熔体... 详细信息

黏度作为硫系玻璃重要的物理性质,是控制玻璃制备过程和评估玻璃应用情况的重要参数。黏度测试方法和黏温关系数学方程一直是硫系玻璃研究领域的热点。本文介绍了硫系玻璃熔体多种黏度测试方法的适用范围和开发历程;综述了硫系玻璃熔体黏温关系数学方程的演化过程,对不同黏温关系方程的准确性进行了分析和讨论;最后针对硫系玻璃熔体黏温关系方程的探索,进行了讨论和展望。

关键词：硫系玻璃动态黏度测试方法黏温关系方程

Ge10As40Se50硫系玻璃黏温性能及动力学强弱性

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硅酸盐学报 2020年第5期48卷 718-722页

作者：周鹏赵华祖成奎郭腾霄徐建洁刘永华陶海征石凯文张瑞陈玮中国建筑材料科学研究总院有限公司玻璃科学研究院北京100024 国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205 硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉理工大学武汉430070

采用纤维伸长法、旋转法测试了Ge10As40Se50硫系玻璃的黏度。通过比较不同方程的准确性,确定Vogel-Fulcher-Tammann方程为该玻璃黏度拟合的最优模型,推导出玻璃黏度随温度的变化关系,根据Angell图计算其强弱性指数m,与其他GexAsySe1-x-... 详细信息

采用纤维伸长法、旋转法测试了Ge10As40Se50硫系玻璃的黏度。通过比较不同方程的准确性,确定Vogel-Fulcher-Tammann方程为该玻璃黏度拟合的最优模型,推导出玻璃黏度随温度的变化关系,根据Angell图计算其强弱性指数m,与其他GexAsySe1-x-y玻璃的m进行比较,采用X射线光电子能谱仪对其网络结构进行分析。结果表明:在平均配位数r为2.0~2.6区间内,GexAsySe1-x-y系统玻璃的动力学强弱性整体的变化趋势符合拓扑约束理论,表现为随着r变大,GexAsySe1-x-y系统的m整体上呈现降低的趋势,但是当r大于2.2,m值并不严格随着r的变大而减小,r为2.6的Ge10As40Se50硫系玻璃存在的Se链结构影响了网络结构稳定性,导致其强弱性指数m偏高。

关键词：硫系玻璃黏温特性强弱特性网络结构

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As-S-Se硫系玻璃的拉曼光谱研究

中国科技论文在线 2011年第3期6卷 226-230页

作者：韩学才陶海征张杰黄为民武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室武汉430070 高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室上海200050

针对As-S-Se玻璃体系中可能存在的四种角锥型基本结构单元,通过群论分析了其基本拉曼振动模式,并运用第一性原理进行了自洽场拉曼频移模拟,发现理论计算结果和实验数据具有很好的对应性。通过拉曼振动耦合理论,合理解释了Se、S替换引起... 详细信息

针对As-S-Se玻璃体系中可能存在的四种角锥型基本结构单元,通过群论分析了其基本拉曼振动模式,并运用第一性原理进行了自洽场拉曼频移模拟,发现理论计算结果和实验数据具有很好的对应性。通过拉曼振动耦合理论,合理解释了Se、S替换引起的主振动模式的频率移动现象。基于此和拉曼谱峰演变规律,解释了随组成变化As18SxSe82-x玻璃的微结构演变。

关键词：拉曼光谱硫系玻璃计算机模拟

复合对电极CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳能电池

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湖北大学学报（自然科学版） 2017年第2期39卷 142-146页

作者：王多发何章凯张慧婕陶海征章天金硅酸盐建筑材料国家重点实验室(武汉理工大学) 湖北武汉430070 湖北大学材料科学与工程学院湖北武汉430062

采用水热法和磁控溅射法相结合,在FTO导电玻璃上分别制备金属Pt和Cu1.8S/CuS薄膜,构成复合对电极,并将其成功应用到CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳电池中.这种复合对电极能够与多硫电解质相匹配,有效地提高量子点敏化太阳能电池的光电转... 详细信息

采用水热法和磁控溅射法相结合,在FTO导电玻璃上分别制备金属Pt和Cu1.8S/CuS薄膜,构成复合对电极,并将其成功应用到CdS量子点敏化TiO_2纳米管太阳电池中.这种复合对电极能够与多硫电解质相匹配,有效地提高量子点敏化太阳能电池的光电转化效率.利用X线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜电极(SEM)和透射电镜(TEM)对复合对电极和TiO_2纳米管光阳极的结构与形貌进行表征,通过AM1.5模拟太阳光测试系统对其光电性能进行表征.结果表明:复合对电相较与传统的Pt对电极和Cu1.8S/CuS单一对电极而言具有明显优势,提高了CdS量子点敏化太阳能电池的短路电流密度(9.27 m A/cm^2)、开路电压(0.577 V)和填充因子(49.4%),最终获得2.64%的光电转化效率.

关键词：复合对电极 CdS量子点 TiO2纳米管敏化太阳能电池

铝酸钙准二元玻璃硬度和抗碎裂性组成依赖的结构起源探究

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硅酸盐通报 2021年第10期40卷 3504-3510,页

作者：王琰高运周陶海征顾少轩武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 四川神光石英科技有限公司绵阳621700

理解玻璃的硬度和抗碎裂性与结构的关系对制备高硬耐摔功能玻璃具有重要的理论指导意义。为探究铝酸钙(CaO-Al_(2)O_(3))准二元玻璃硬度和抗碎裂性随CaO含量的变化规律,采用激光加热气动悬浮方法,制备了组分为xCaO·(100-x)Al_(2)O_(3)(... 详细信息

理解玻璃的硬度和抗碎裂性与结构的关系对制备高硬耐摔功能玻璃具有重要的理论指导意义。为探究铝酸钙(CaO-Al_(2)O_(3))准二元玻璃硬度和抗碎裂性随CaO含量的变化规律,采用激光加热气动悬浮方法,制备了组分为xCaO·(100-x)Al_(2)O_(3)(x=42.3、50.0、63.1、75.0,摩尔分数)的系列玻璃样品。利用显微维氏硬度仪、激光共聚焦显微拉曼光谱仪、X-射线衍射仪和魔角旋转固体核磁共振波谱仪,对制备的铝酸钙准二元玻璃的硬度、抗碎裂性和结构进行了详细的表征。结果表明:随着CaO含量增加,玻璃硬度逐渐下降,于x=42.3时硬度最大(8.09 GPa);而玻璃的抗碎裂性随CaO含量增加先降低后急剧增加,并于x=42.3时表现出最大的抗碎裂性(11.8 N)。随着CaO含量增加,平均键能的下降是玻璃硬度下降的原因;高铝含量(x=42.3)的铝酸钙玻璃中部分铝以五配位形式存在,在承受载荷冲击过程中容易改变配位数来耗散能量,是抗碎裂性最大的结构根源。

关键词：铝酸钙玻璃气动悬浮方法激光加热硬度抗碎裂性配位环境

ZnO·Al_(2)O_(3)·n SiO_(2)玻璃抗裂纹萌生能力反常演化的结构起源探索

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硅酸盐通报 2022年第11期41卷 4067-4074页

作者：徐美姿王兵兵顾少轩黄欣陶海征武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

为探究ZnO·Al_(2)O_(3)·n SiO_(2)玻璃抗裂纹萌生能力(C_(R))随SiO_(2)含量变化的演化规律,制备了一系列不同n值(n=2,2.35,2.5,2.65,3,3.5)的样品。基于C_(R)和结构表征发现,C_(R)随着n的增加呈先增大后减小的反常演化,并于n=2.5时出... 详细信息

为探究ZnO·Al_(2)O_(3)·n SiO_(2)玻璃抗裂纹萌生能力(C_(R))随SiO_(2)含量变化的演化规律,制备了一系列不同n值(n=2,2.35,2.5,2.65,3,3.5)的样品。基于C_(R)和结构表征发现,C_(R)随着n的增加呈先增大后减小的反常演化,并于n=2.5时出现极值(31.1 N)。这是源于随着n增大:(1)原子堆积份数逐渐减小,可致密化体积逐渐增加,从而导致C_(R)逐步提高;(2)Al—O多面体结构单元含量逐步减少,导致C_(R)逐步下降;(3)考虑到相界面对裂纹生长的强阻挡能力,中程异构分相(富Al和富Si相)致相界面数量呈先增多后减少的变化趋势,导致C_(R)产生类似的非单调演化。上述三个因素的竞争和协同作用是该体系中C_(R)呈反常演化的结构起源,但考虑到极值点附近较小的组分变化,中程异构致相界面数量随n增加呈现的非单调演变才应是C_(R)呈反常演化的主要结构根源。

关键词：锌铝硅酸盐玻璃抗裂纹萌生能力玻璃结构原子堆积份数 Al—O多面体相界面

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超低膨胀微晶玻璃中飞秒激光直写波导探索

硅酸盐通报 2021年第11期40卷 3784-3790页

作者：李子煌高运周范仕刚顾少轩陶海征武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 四川神光石英科技有限公司绵阳621700 北京中材人工晶体研究院有限公司北京100018

采用飞秒激光直写显微加工方法,基于优化的激光参数,在超低膨胀微晶玻璃中制备了插入损耗为4.94 dB的单线型波导。利用拉曼散射光谱仪、X射线衍射仪和分光光度计对激光辐照前后微晶玻璃的结构及透过率进行了表征,利用扫描电镜和能谱仪... 详细信息

采用飞秒激光直写显微加工方法,基于优化的激光参数,在超低膨胀微晶玻璃中制备了插入损耗为4.94 dB的单线型波导。利用拉曼散射光谱仪、X射线衍射仪和分光光度计对激光辐照前后微晶玻璃的结构及透过率进行了表征,利用扫描电镜和能谱仪表征了样品的截面形貌及元素分布,基于2%(质量分数)HF稀溶液腐蚀试验,对样品的抗化学腐蚀能力进行了表征,利用X射线光电子能谱仪对样品中锆离子和钛离子的价态进行了表征。结果表明,微晶玻璃经激光辐照后抗化学腐蚀性能下降,透过光谱中出现了微小但不可忽略的吸收带。结合X射线光电子能谱分析,证实这些现象是由微晶玻璃中Zr ^(4+)或Ti ^(4+)受激光辐照还原为具有更高化学活性的低价亚稳Zr ^(3+)或Ti ^(3+)造成的。

关键词：超低膨胀微晶玻璃飞秒激光光波导光还原折射率抗化学腐蚀性能

Theoretical modeling and experimental verifications of the single-compressor-driven three-stage Stirling-type pulse tube cryocooler

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Frontiers in Energy 2019年第3期13卷 450-463页

作者： haizheng DANG Dingli BAO Zhiqian GAO tao ZHANG Jun TAN Rui ZHA Jiaqi LI Ning LI Yongjiang ZHAO Bangjian ZHAO State Key Laboratory of Infrared Physics Shanghai Institute of Technical PhysicsChinese Academy of SciencesShanghai 200083China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Institute of Fundamental and Frontier Technology Midea Refrigerator Co.Ltd.Hefei 230601China

This paper establishes a theoretical model of the single-compressor-driven (SCD) three-stage Stirlingtype pulse tube cryocooler (SPTC) and conducts experimental verifications. The main differences between the SCD type and the multi-compressor-driven (MCD) crycooler are analyzed, such as the distribution of the input acoustic power in each stage and the optimization of the operating parameters, in which both advantages and difficulties of the former are stressed. The effects of the dynamic temperatures are considered to improve the accuracy of the simulation at very low temperatures, and a specific simulation example aiming at 10 K is given in which quantitative analyses are provided. A SCD threestage SPTC is developed based on the theoretical analyses and with a total input acoustic power of 371.58 W, which reaches a no-load temperature of 8.82 K and can simultaneously achieve the cooling capacities of 2.4 W at 70 K, 0.17 W at 25 K, and 0.05 W at 10 K. The performance of the SCD three-stage SPTC is slightly poorer than that of its MCD counterpart developed in the same laboratory, but the advantages of lightweight and compactness make the former more attractive to practical applications.

关键词： single-compressor-driven three-stage Stirling-type pulse tube cryocooler theoretical modeling experimental verification