Mg掺杂调制铜铁矿结构CuAlO2多晶的微结构和电热传导

采用固相反应法制备铜铁矿结构的CuAl_1-xMg_xO₂ (x=0、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04)多晶,研究了Mg掺杂对CuAlO₂多晶结构和性能的影响。Mg掺杂量x从0增加到0.02,样品均为菱方R3m单相,密度依次提高;所有样品呈半导体的热激活电输运行为,x=0.02样品在室温下的电阻率是未掺杂样品的1/19,热激活能显著下降(x=0时,ρ_{300 K}~5.54 Ω·m,E_a~0.328 eV;x=0.02时,ρ_{300 K}~0.29 Ω·m,E_a~0.218 eV),载流子浓度增加1个量级,主要因为Mg²⁺取代Al³⁺,引入新的受主能级。x>0.02时,MgAl₂O₄尖晶石杂相出现,使其电导率和热导率降低。CuAl_1-xMg_xO₂多晶的晶格热导率在总热导率中占绝对优势,且随温度升高(300~500 K)而下降,晶格热导Callaway模型模拟表明,所有样品的热阻主要源于点缺陷-声子散射。与x=0相比,x=0.02样品的室温热导率增大1倍(κ~13.065 0 W/(m·K)),声速增大,点缺陷-声子散射减弱,分析认为掺Mg形成强的Mg—O键,提高了晶体的弹性模量和声子频率,减弱了本征点缺陷、Mg掺杂引起的质量波动和应变场波动对声子的散射,同时Mg掺杂样品的密度提高也有利于增加热导率。     

紫外辐射加速老化高温硫化硅橡胶的X射线光电子能谱研究

高温硫化硅橡胶具有优良的电气性能、机械性能、憎水性而广泛应用于特高压输电线路,但亦会受外界环境的影响而老化,其抗紫外老化性能受到关注。课题组模拟户外紫外辐射环境,设计搭建了可调式紫外辐射加速老化试验箱,对A、B两个厂家的高温硫化硅橡胶样品进行了紫外辐射(0,500和1 000 h)加速老化实验,重点对辐射前后的试样进行X射线光电子能谱全谱扫描和窄区谱分析、确定元素化学位移及相对含量,分析紫外辐射对高温硫化硅橡胶表面化学态的影响,进而判断紫外辐射加速高温硫化硅橡胶老化机制。结果表明：高温硫化硅橡胶主要元素为O_1S,C_1S,Si_2p,其中O_1S主要以O-Si-O（532.4 eV）的形式存在,紫外辐射后,拟合分峰观察到534 eV的-OH的小峰,积分面积随辐照时间延长而增加;C_1S为C-H,C-C（284.8 eV）或C-O（286.3 eV）,随着辐射时间的延长,C-H和C-C结合能峰积分面积减小,C-O结合能峰的积分面积略微增加;Si_2p为Si-C（102.39 eV）,紫外辐射后新增SiO_x（x=3～4）结合能峰（103.6 eV）且积分面积随辐射时间延长而增加。分析认为紫外辐射加速老化的机理是紫外线切断硅橡胶中键能较低的部分Si-C,C-C和C-H键,裂解后的自由基可相互结合发生交联反应形成SiO_x（x=3～4）;辐射产生高活性的臭氧氧化自由基生成-COOH。XPS技术能够探究高温硫化硅橡胶的表面化学态从而促进其老化机理的研究。