JOURNAL PORTAL
景德镇陶瓷大学主办
陶瓷学报
谢志鹏, 余诺婷
智能终端陶瓷是指应用于消费电子领域的智能终端产品(如智能手机和智能手表等各种可穿戴设备)上的精密陶瓷外观结构件或功能件,包括手机陶瓷背板、中框、按键、指纹识别片以及智能手表上的陶瓷表壳、表链、后盖等,融合了陶瓷材料的优异功能与美学特性;还可满足5G通信及无线充电的发展趋势。本文综述了近十余年以高强度、高韧性、色彩丰富的纳米氧化锆陶瓷为代表的智能终端陶瓷的发展过程、制备技术以及和产业化应用进程。
冯宇, 丁孝, 马征, 李勇勇, 曾凡蓉, 周娟, 王绍荣
固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)作为新一代的能量转换装置,可将燃料的化学能直接转化为电能,同时,还能提供大量高品质热能,具有清洁高效的特点。然而,SOFC制造成本高、寿命短等问题是制约商业化进程的关键所在。运行寿命的增加也是降低成本的方法之一,而电极烧结、电极材料中毒、电池组件之间的界面扩散和热不稳定性等电池衰减问题也很大程度上影响了运行寿命。本文主要从SOFC的阳极材料、阴极材料、电解质材料和连接体材料等四个方面分别阐述了引起SOFC性能衰减的诸多不利因素,并对性能衰减的原因进行分析。
王丹钰, 王安玖, 王五松, 李荔, 张垚宾, 翟继卫
高温压电陶瓷材料在新能源、油井钻探、航空航天、汽车工业以及国防等领域具有十分迫切的应用需求,目前,对高温压电材料的研究也越来越受重视。本文介绍了引起压电陶瓷材料居里温度升高的物理机制,并从晶体结构特征、高温压电性能、研究进展及应用方面对常见压电陶瓷进行介绍。此外,详细总结了各类钙钛矿型高温压电陶瓷的性能及进展,在此基础上提出了高温压电陶瓷今后的研究发展方向。
王裕芳, 鄢春根, 肖卓豪, 罗晓宁
微晶玻璃具有良好的力学、热学、化学、电磁、光学及生物性能,在化学化工、建筑材料、航空航天、生物医学、节能环保等领域得到了广泛应用。本文依托IncoPat专利信息检索与分析系统,对全球36599件微晶玻璃专利从申请趋势、地域分布及中、美、德、日在华专利类型、创新主体和技术构成等维度进行分析,对科研人员和相关职能部门准确把握该领域的专利申请现状、识别研究热点、研判未来发展趋势有重要借鉴意义。
王衔雯, 江向平, 黄枭坤, 聂鑫, 陈超, 许经东, 王俊, 杨立强
研究了MnCO3掺杂对钛酸铋钡BaBi8Ti7O27无铅陶瓷的结构与电学性能的影响,采用常规固体反应法制备了BaBi8Ti7O27-xMnCO3（x=0, 0.015, 0.03, 0.06, 0.12, 0.16, 0.20 wt.%）。X射线衍射图显示,所有的成分都是单一稳定相,晶粒生长均匀,片状明显,且随着掺杂量的增加可以观察到MnCO3显著地促进晶粒生长。与此同时,MnCO3添加降低了陶瓷的电导率并有效地提高了激活能。而当掺杂量为0.16 wt.%时,陶瓷压电性能d33达到最高的22.8 pC/N,相比未掺杂样品材料的压电性能（6.7 pC/N）,提高了三倍以上。
田丰源, 周明扬, 汪维, 刘江
合成气（H2和CO）是化工生产的重要原料,主要通过甲烷的重整或部分氧化获得,传统的甲烷重整制合成气的方法存在能耗高和催化剂失效等问题。固体氧化物燃料电池（SOFC）则通过传导氧离子的电解质将氧从阴极输送到阳极,实现位于阳极的甲烷的电化学氧化,调整电流电压的大小从而控制参与反应的氧气含量,可避免催化剂失效的问题并提升燃料的综合利用效率。本实验初步探讨了利用SOFC对甲烷进行电化学部分氧化,从而达到气电联产的目的。实验结果表明,以甲烷为燃料的SOFC阳极气体产物主要是合成气,且合成气的H2/CO比例在不同的运行条件下呈规律性变化,在同一温度下,H2/CO比例随运行电流的升高下降,而在同样的运行电流下,H2/CO比例随温度的升高而升高;700℃、电流密度为135mA·cm-2时,可得到对工业上生成羰基化合物非常重要的H2/CO比例约等于1的合成气。对实验结果和相关机理进行了分析。
李志鹏, 李东旭, 沈宗洋, 骆雯琴, 宋福生, 王竹梅, 李月明
采用固相法制备了(Bi0.5Na0.5)0.65(Ba0.3Sr0.7)0.35[(Zn1/3/Nb2/3)xTi1–x]O3(BNBST–ZN100x,x=0,0.02,0.04,0.06,0.08,0.10)陶瓷,研究了不同含量(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子对陶瓷相结构,显微形貌,介电及电储能特性的影响。结果表明:BNBST–ZN100x陶瓷为单一赝立方相,晶粒尺寸在1.1μm左右,晶界清晰可见,致密性良好。随着x值增加,介电峰逐渐被压低并展宽,表明(Zn1/3/Nb2/3)4+复合离子有效改善了BNBST陶瓷介温稳定性。高温下Bi、Na离子挥发和氧空位的共同作用可能是BSBNT–ZN100x陶瓷的导电机理的原因,并且随着ZN的增加氧空位导电起主导作用。BNBST-ZN100x陶瓷的P–E回线随x值增加逐渐向细长型转变,x=0.08组成在110 kV/cm电场下具有高的储能密度Wrec=1.3 J/cm3和储能效率η=94%。此外,在30℃-150℃范围内、10～5次电循环条件下,x=0.08组成样品具有良好的温度稳定性及抗疲劳特性,可用于脉冲功率型陶瓷电容器制作候选材料。
刘梦婷, 刘健敏, 江伟辉, 江峰, 冯果, 王涛, 王三海
以八水氧氯化锆（ZrOCl2·8H2O）、二水磷酸二氢钠（NaH2PO4·2H2O）为原料,乙二醇（CH2OH）2为助碾磨试剂,通过简单的低温固相反应合成了NaZr2（PO4）3粉体。采用DSC-TG、XRD、FE-SEM、Raman等手段研究了煅烧温度对制备钠快离子导体NaZr2（PO4）3粉体的影响,并探讨了其低温形成机理。结果表明,在煅烧温度810℃下保温5h,能够制备出平均粒径为0.5μm,尺寸均匀的NaZr2（PO4）3粉体。研磨时发生的固相反应有助于Zr（HPO4）2·H2O的产生,有利于NaZr2（PO4）3的低温合成。同时原位生成的NaCl与NaPO3形成低共熔熔盐,其加热到低共熔态产生的液相促进了NaZr2（PO4）3的晶体生长和均匀分散。
魏子涵, 彭雨晴, 徐海明, 康治伟, 王梦千, 李爱军, 李照谦
采用前驱体浸渍裂解法（PIP）制备3D SiC_f/SiBCN陶瓷基复合材料,探究复合材料在水氧耦合环境下（800℃-1200℃）的氧化行为。使用SEM和XRD对复合材料在氧化前后的微观结构和物相组成进行表征,并通过EDS对复合材料氧化后的主要元素进行面扫分析。研究结果表明,800℃湿氧氧化处理导致复合材料弯曲强度呈现极大的下降,弯曲强度保留率仅为33.56%,然而,在1000℃和1200℃氧化处理后,弯曲强度保留率高于50%,这是由于复合材料在1000℃和1200℃氧化50 h后形成了粘流态的SiO2氧化层,对复合材料的纤维起到了保护作用。氧元素的面扫显示了复合材料在氧化过程中的自愈合氧化层主要来自SiBCN基体的氧化。
汪鹏, 卢希龙, 曹春娥, 陈云霞, 沈华荣, 张旭
采用传统熔融-水淬法制备了碱硼硅酸盐（ABS）低温熔剂。探讨了加入CeO2对ABS无铅低温熔剂性能的影响规律;对样品进行了XRD、FTIR、热膨胀分析,从结构上阐释了其性能变化的原因。结果表明:当加入CeO2的量在1.48mol%-3.12mol%之间时,熔剂中逐渐析出Ce（BO2）3,当加入量达到3.9mol%时,除了有Ce（BO2）3晶相生成,同时还有CeO2析出,导致熔剂初始光泽度有所降低。红外光谱分析表明,CeO2在熔剂结构中起修饰剂作用,促进结构中的[BO4]转化为[BO3],但结构中硅氧四面体网络连接程度随着CeO2的加入而逐渐加强,从而提高了熔剂网络结构的连接性和致密度,有效降低了光泽损失。在ABS熔剂中引入3.12 mol%的CeO2时,可以保证初始光泽度较高的前提下,提高熔剂耐磨性。