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Fabrication,microstructures,and optical properties of Yb:Lu_(2)O_(3) laser ceramics from co-precipitated nano-powders

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Journal of Advanced Ceramics 2020年第6期9卷 674-682页

作者： Ziyu LIU Guido TOCI Angela PIRRI Barbara PATRIZI yagang feng Jiabei WEI feng WU Zhaoxiang YANG Matteo VANNINI Jiang LI Key Laboratory of Transparent Opto-functional Inorganic Materials Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of SciencesShanghai 201899China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Istituto Nazionale di Ottica Consiglio Nazionale delle RicercheCNR-INOSesto Fiorentino(Fi)50019Italy Istituto di Fisica Applicata“N.Carrara” Consiglio Nazionale delle RicercheCNR-IFACSesto Fiorentino(Fi)50019Italy School of Material Science and Engineering Jiangsu UniversityZhenjiang 212013China

The Yb:Lu_(2)O_(3)precursor made up of spherical particles was synthesized through the co-precipitation method in the water/ethanol *** 5 at% Yb:Lu_(2)O_(3)powder is in the cubic phase after calcination at 1100℃ for 4 *** powder also consists of spherical nanoparticles with the average particle and grain sizes of 96 and 49 nm,*** average grain size of the pre-sintered ceramic sample is 526 nm and that of the sample by hot isostatic pressing grows to 612 *** 1.0 mm-thick sample has an in-line transmittance of 81.6%(theoretical value of 82.2%)at 1100 *** largest absorption cross-section at 976 nm is 0.96×1^(0-20)cm^(2) with the emission cross-section at 1033 nm of 0.92×10^(-20)cm^(2) and the gain cross sections are calculated with the smallest population inversion parameter β of *** highest slope efficiency of 68.7% with the optical efficiency of 65.1% is obtained at 1033.3 nm in quasi-continuous wave(QCW)*** the case of continuous wave(CW)pumping,the highest slope efficiency is 61.0% with the optical efficiency of 54.1%.The obtained laser performance indicates that Yb:Lu_(2)O_(3)ceramics have excellent resistance to thermal load stresses,which shows great potential in high-power solid-state laser applications.

关键词： Yb:Lu_(2)O_(3)transparent ceramics co-precipitated nano-powder spectroscopic properties laser performance hot isostatic pressing

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Composition and structure design of three-layered composite phosphors for high color rendering chip-on-board light-emitting diode devices

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Journal of Advanced Ceramics 2021年第4期10卷 729-740页

作者： Xin LIU Xinglu QIAN Peng ZHENG Xiaopu CHEN yagang feng Yun SHI Jun ZOU Rongjun XIE Jiang LI Key Laboratory of Transparent Opto-functional Inorganic Materials Shanghai Institute of CeramicsChinese Academy of SciencesShanghai 201899China Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Science Shanghai Institute of TechnologyShanghai 201418China College of Materials Xiamen UniversityXiamen 361005China Institute of New Materials&Industrial Technology Wenzhou UniversityWenzhou 325024China

A three-layered phosphor structure was designed and prepared by the spin coating of BaSi_(2)N_(2)O_(2):Eu(cyan-emitting)and(Sr,Ca)AlSiN_(3):Eu(red-emitting)phosphor films on the yellowemitting Y_(3)Al_(5)O_(12):Ce(YAG:Ce)phosphor ceramic synthesized by the solid-state reaction under vacuum *** order to achieve high color rendering lighting,the influence of the composition and structure of the three-layered phosphors on the optical,thermal,and electrical properties of the chip-on-board(COB)packaged white-light-emitting diodes(WLEDs)was studied *** WLED with the structure of“red+cyan+yellow”(R+C+Y)three-layered phosphor generated neutral white light and had a luminous efficacy of 75 lm/W,the fidelity index(R_(f))of 93,the gamut index(R_(g))of 97,and the correlated color temperature(CCT)of 3852 *** the excitation of laser diode(LD),the layer-structured phosphor yielded the white light with a luminous efficacy of 120 lm/W,color rendering index(CRI)of 90,and CCT of 5988 *** result indicates that the three-layered phosphor structure is a promising candidate to achieve high color rendering and high luminous efficacy lighting.

关键词： three-layered composite phosphor structure design high color rendering luminous efficacy

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An Efficient Boron Source Activation Strategy for the Low‑Temperature Synthesis of Boron Nitride Nanotubes

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Nano-Micro Letters 2025年第1期17卷 548-558页

作者： Ying Wang Kai Zhang Liping Ding Liyun Wu Songfeng E Qian He Nanyang Wang Hui Zuo Zhengyang Zhou feng Ding Yue Hu Jin Zhang yagang Yao National Laboratory of Solid State Microstructures College of Engineering and Applied SciencesJiangsu Key Laboratory of Artificial Functional Materialsand Collaborative Innovation Center of Advanced MicrostructuresNanjing UniversityNanjing 210093People’s Republic of China School of Electronic Information and Artificial Intelligence Shaanxi University of Science&TechnologyXian 710000People’s Republic of China College of Bioresources Chemical and Materials Engineering Shaanxi University of Science&TechnologyXian 710000People’s Republic of China Key Laboratory of Carbon Materials of Zhejiang Province College of Chemistry and Materials EngineeringWenzhou UniversityWenzhou 325000People’s Republic of China Shenzhen Institutes of Advanced Technology Chinese Academy of SciencesShenzhen 518000People’s Republic of China College of Chemical and Molecular Engineering Peking UniversityBeijing 100871People’s Republic of China

Lowering the synthesis temperature of boron nitride nanotubes(BNNTs)is crucial for their *** primary reason for adopting a high temperature is to enable the effective activation of highmelting-point solid *** this study,we developed a novel approach for efficiently activating boron by introducing alkali metal compounds into the conventional MgO–B *** approach can be adopted to form various low-melting-point AM–Mg–B–O growth *** growth systems have improved catalytic capability and reactivity even under low-temperature conditions,facilitating the synthesis of BNNTs at temperatures as low as 850℃.In addition,molecular dynamics simulations based on density functional theory theoretically demonstrate that the systems maintain a liquid state at low temperatures and interact with N atoms to form BN *** findings offer novel insights into the design of boron activation and are expected to facilitate research on the low-temperature synthesis of BNNTs.

关键词： Boron nitride nanotubes Low-temperature Boron activation Density functional theory

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层状复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷的制备与性能研究

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人工晶体学报 2024年第11期53卷 1901-1908页

作者：冯亚刚田丰刘子玉刘奕炀吴乐翔李廷松李江河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001 中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心上海201899 长沙理工大学材料科学与工程学院长沙410114 中国科学院大学材料与光电中心北京100049

以高纯商业氧化物粉体为原料,通过干压成型结合冷等静压成型得到满足设计的层状复合结构陶瓷素坯,然后采用真空预烧(1750℃,30 h)结合热等静压烧结(1750℃,3 h,200 MPa,Ar气氛)成功制备了高光学质量的双层和三层复合结构YAG/10%Yb∶YAG... 详细信息

以高纯商业氧化物粉体为原料,通过干压成型结合冷等静压成型得到满足设计的层状复合结构陶瓷素坯,然后采用真空预烧(1750℃,30 h)结合热等静压烧结(1750℃,3 h,200 MPa,Ar气氛)成功制备了高光学质量的双层和三层复合结构YAG/10%Yb∶YAG(原子数分数)透明陶瓷。研究了复合结构透明陶瓷的光学透过率、显微结构和元素分布等。结果显示,双层和三层复合结构YAG/Yb∶YAG透明陶瓷(4 mm厚度)在1100 nm处的直线透过率分别为83.6%和84.1%。YAG与Yb∶YAG陶瓷区域均具有致密的显微结构,平均晶粒尺寸分别为29.0和34.5μm。中心切面的元素面扫描与线扫描分析显示,YAG与Yb∶YAG陶瓷区域的界线平直,Yb元素基本只存在于Yb∶YAG陶瓷区域,表明层状复合结构透明陶瓷的实际结构与初始设计一致。

关键词： YAG/Yb∶YAG 层状复合结构透明陶瓷固相反应烧结显微结构

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固体激光用Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的制备和光学性能研究

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无机材料学报 2021年第2期36卷 210-216页

作者：刘子玉 TOCI Guido PIRRI Angela PATRIZI Barbara 冯亚刚陈肖朴胡殿君田丰吴乐翔 VANNINI Matteo 李江中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室上海201899 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049 意大利国家研究委员会国立光学研究所佛罗伦萨50019 意大利国家研究委员会“Carrara”应用物理研究所佛罗伦萨50019

Nd:Lu_(2)O_(3)材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu_(2)O_(3)单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu_(2)O_(3)陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和... 详细信息

Nd:Lu_(2)O_(3)材料由于具有高热导率、低声子能量和优异的光学特性而成为非常有前景的高功率固体激光器用的增益介质。但Lu_(2)O_(3)单晶的熔点超过2400℃,难以生长,而Lu_(2)O_(3)陶瓷既能在低温下制备,又具有与晶体相当的光学性质和激光性能从而备受关注。本研究制备了高透明的Nd:Lu_(2)O_(3)陶瓷并对其光学性质和激光性能进行探究。以共沉淀法制备的纳米粉体为原料,采用真空烧结结合热等静压(HIP)两步烧结法制备了1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷。对制备的粉体、素坯和陶瓷的微结构进行了表征:HIP后处理的陶瓷平均晶粒尺寸是724.2nm。厚度为1.0mm的1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷在1100 nm处的直线透过率是82.4%,样品在806 nm处的吸收截面为1.50×10^(-20)cm^(2),而根据荧光光谱计算得到的发射截面为6.5×10^(–20)cm^(2)。分别在878.8和895.6 nm波长激发下,1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷(4)^F3/2→(4)^I11/2跃迁的平均荧光寿命均为169ms。当输出耦合镜的透过率TOC=2.0%时,退火后的1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)透明陶瓷获得了最大输出功率为0.47 W的准连续(QCW)激光输出,斜率效率为8.7%。本研究成功制备了显微结构均匀、高透明度的1.0at%Nd:Lu_(2)O_(3)陶瓷,并展示了其在固体激光增益介质领域的广阔应用潜力。

关键词： Nd:Lu2O3透明陶瓷共沉淀法两步烧结光学性能激光性能

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高效多孔碳基催化剂的研究进展及其在锌空气电池中应用

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Science China Materials 2023年第9期66卷 3381-3400页

作者：蔡世昌安宇冯亚刚段磊张寒露张猛吴佳宾唐浩林 School of Materials Science and Engineering Henan University of TechnologyZhengzhou 450001China Department of Chemistry Tsinghua UniversityBeijing 100084China Foshan Xianhu Laboratory of the Advanced Energy Science and Technology Guangdong LaboratoryXianhu Hydrogen ValleyFoshan 528200China State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing Wuhan University of TechnologyWuhan 430070China

近年来,能源短缺问题日益突出,传统化石燃料使用过程中排放的二氧化碳大大加剧了全球变暖.锌空气电池作为一种新型能源,由于其低成本、高比能量密度、高安全性和环境友好等优点而受到广泛关注.然而,锌空气电池的发展速度缓慢,一个主要... 详细信息

近年来,能源短缺问题日益突出,传统化石燃料使用过程中排放的二氧化碳大大加剧了全球变暖.锌空气电池作为一种新型能源,由于其低成本、高比能量密度、高安全性和环境友好等优点而受到广泛关注.然而,锌空气电池的发展速度缓慢,一个主要原因是阴极空气催化剂的催化效率低和稳定性差.本文总结了用于空气阴极的多孔碳基催化剂的最新研究进展.在对锌空气电池进行简要介绍后,从孔结构和杂原子掺杂两方面介绍了碳载体的结构和组成.根据孔径大小:微孔、介孔和大孔,详细介绍了锌空气电池中多孔碳的设计和制备.此外,还根据氮、氟、硫、磷和硼等杂原子类别,分别讨论了杂原子掺杂的合成策略以及相应电池性能.最后,本文对锌空气电池未来发展过程中的挑战和机遇进行了展望.

关键词：锌空气电池碳载体能源短缺问题碳基催化剂化石燃料杂原子掺杂多孔碳新型能源

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不同掺杂浓度Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的制备与性能研究

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人工晶体学报 2024年第11期53卷 1892-1900页

作者：刘子玉郑雯雯冯亚刚叶君豪刘鹏杨现锋李江长沙理工大学材料科学与工程学院长沙410004 中国科学院上海硅酸盐研究所透明陶瓷研究中心上海201899 河南工业大学材料科学与工程学院郑州450001 中国科学院大学材料与光电中心北京100049

Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷具有高热导率、高抗热震性能、良好的光谱特性和低制备温度等优势,是实现近、中红外波段高效率、高功率激光输出的候选固态增益介质之一。针对Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的应用激光波段,探究Er^(3+)掺杂浓度对陶... 详细信息

Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷具有高热导率、高抗热震性能、良好的光谱特性和低制备温度等优势,是实现近、中红外波段高效率、高功率激光输出的候选固态增益介质之一。针对Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的应用激光波段,探究Er^(3+)掺杂浓度对陶瓷制备和性能的影响,对实现高品质Er∶Lu_(2)O_(3)陶瓷的研制非常关键。本文以共沉淀法合成Er∶Lu_(2)O_(3)纳米粉体,采用真空预烧结合热等静压(HIP)烧结工艺制备出Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷。研究表明,1100℃煅烧的Er∶Lu_(2)O_(3)纳米粉体物相与立方相Lu_(2)O_(3)一致,10%Er掺杂浓度(原子数分数)粉体分散性更好。经过1500℃预烧所得的0.3%和10%(原子数分数)Er∶Lu_(2)O_(3)陶瓷的平均晶粒尺寸分别为0.86和0.87μm,相对密度分别为95.1%和96.2%。对应预烧陶瓷经过1750℃HIP后,在2400 nm处直线透过率分别为71.6%和78.0%(厚度2.9 mm),其中,0.3%Er∶Lu_(2)O_(3)陶瓷残留较多气孔,在短波范围直线透过率锐降。计算了Er∶Lu_(2)O_(3)透明陶瓷的吸收和发射光谱,0.3%Er∶Lu 2O 3陶瓷在1.55μm波段具有更高的吸收、发射截面。

关键词： Er∶Lu_(2)O_(3) 纳米粉体两步烧结透明陶瓷微观结构光学特性

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醇水共沉淀法制备Yb:YAG透明陶瓷及其性能研究

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无机材料学报 2021年第2期36卷 217-224页

作者：黄新友刘玉敏刘洋李晓英冯亚刚陈肖朴陈鹏辉刘欣谢腾飞李江江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室上海201899 华北光电技术研究所固体激光科学与技术实验室北京100015 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

Yb:YAG透明陶瓷由于具有宽的吸收带和发射带、高增益、低的热负载、长的荧光寿命、高的量子效率等优点而成为有应用前景的高功率固体激光器用增益介质。本研究优化了粉体的性能并制备了高透明的Yb:YAG陶瓷。以碳酸氢铵为沉淀剂,分别以... 详细信息

Yb:YAG透明陶瓷由于具有宽的吸收带和发射带、高增益、低的热负载、长的荧光寿命、高的量子效率等优点而成为有应用前景的高功率固体激光器用增益介质。本研究优化了粉体的性能并制备了高透明的Yb:YAG陶瓷。以碳酸氢铵为沉淀剂,分别以纯水或乙醇/水混合物为溶剂,采用共沉淀法合成了5at%Yb:YAG纳米粉体。在1250℃下煅烧4 h得到的所有粉体均为纯YAG相。与纯水溶剂制备的粉体相比,醇水溶剂制备的粉体具有更小的平均晶粒尺寸和更低的团聚程度。以醇水溶剂制备的粉体为原料,采用真空烧结法在不添加烧结助剂的情况下成功制备了5at%Yb:YAG透明陶瓷,并对1500~1825℃烧结20 h和1800℃烧结10~50 h所得陶瓷的微观结构和直线透过率进行了探究。除在1825℃下烧结20 h所得的陶瓷外,其余的5at%Yb:YAG陶瓷都具有均匀的微观结构。在1800℃下烧结50 h制备的5at%Yb:YAG陶瓷具有最高的光学质量,在1100和400 nm处的直线透过率分别为78.6%和76.7%(样品厚度为2.2 mm)。该Yb:YAG透明陶瓷在937 nm处的吸收截面为5.03×10^(-21)cm^(2),在1031 nm处的发射截面为13.48×10^(-21)cm^(2)。

关键词： Yb:YAG透明陶瓷醇水共沉淀法真空烧结微观结构光学性能

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利用无害化铝灰合成耐火原料研究

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河南化工 2022年第9期39卷 24-26页

作者：夏熠牛文军李元峰冯晓强冯亚刚河南工业大学材料学院河南郑州450001 郑州经纬科技实业有限公司河南郑州450002

以无害化铝灰为主要原料,通过与轻烧镁砂混合,在1650℃下高温反应合成镁铝尖晶石。与滑石和硅石粉混合,在1380℃下高温反应合成堇青石。借助X射线衍射仪及扫描电子显微镜研究了其物相组成和显微结构,并将合成的尖晶石用于制备刚玉尖晶... 详细信息

以无害化铝灰为主要原料,通过与轻烧镁砂混合,在1650℃下高温反应合成镁铝尖晶石。与滑石和硅石粉混合,在1380℃下高温反应合成堇青石。借助X射线衍射仪及扫描电子显微镜研究了其物相组成和显微结构,并将合成的尖晶石用于制备刚玉尖晶石浇注料,研究了其抗渣性。研究结果表明,无害化铝灰可以制得纯净的镁铝尖晶石和堇青石。铝灰基镁铝尖晶石致密性高,其体积密度为3.07 kg/L,气孔率为1%,将其应用在刚玉-尖晶石浇注料中,表现出优异的抗渣侵蚀和渗透能力,其原因与铝灰基尖晶石的高活性有关。合成的铝灰基堇青石的体积密度为1.97 kg/L,气孔率为19%,其致密性优于滑石-黏土-氧化铝系堇青石。

关键词：铝灰镁铝尖晶石堇青石物相显微结构抗渣性

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Nanobarrier-Terminated Growth of Single-Walled Carbon Nanotubes on Quartz Surfaces

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Nano Research 2009年第10期2卷 768-773页

作者： Chaoqun feng yagang Yao Jin Zhang Zhongfan Liu Beijing National Laboratory for Molecular Sciences(BNLMS) Key Laboratory for the Physics and Chemistry of NanodevicesState Key Laboratory for Structural Chemistry of Unstable and Stable SpeciesCollege of Chemistry and Molecular EngineeringPeking UniversityBeijing 100871China

Using carbon nanotubes as nanobarriers,the growth of single-walled carbon nanotubes(SWNTs)on a quartz surface can be ***,carbon nanotube nanobarriers were grown on a quartz surface by the gas ow-directed growth ***,the SWNTs were grown on the quartz surface via the lattice-oriented growth mode,in which growth of SWNTs can be terminated by hitting the nanotube ***,using the carbon nanotube nanobarrier as a marker,the mechanism of the growth of SWNTs on the quartz surface can be studied;a base-growth mechanism is *** on this termination process and the base-growth mechanism,SWNT arrays with controlled lengths can be grown on a quartz surface by xing the sites of bothcatalysts and nanobarriers.

关键词： Single-walled carbon nanotubes terminated growth carbon nanotube nanobarrier length control of carbon nanotubes

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