石榴石系列闪烁晶体的研究进展

主要对石榴石系列闪烁晶体近10多年的研究和发展情况进行了梳理。介绍了Pr、Ce掺杂的(Lu,Y)AG晶体中不同发光中心的发光机理、能量的传递、载流子再束缚过程等;阐述了反位缺陷(antisite defect,AD)对发光中心发光性能的影响及其作用机制;用带隙工程理论分析了Gd、Ga掺入可以消除AD缺陷副作用的机理。展示了新型石榴石晶体Gd3(Ga5–xAlx)O12:Ce(GGAG:Ce)晶体的光产额和能量分辨率,预计这类多组分掺杂将把石榴石晶体的发展引入一个新的阶段。     

稀土铈离子掺杂镥铝石榴石光学透明闪烁陶瓷

首先简单介绍了国际上目前在闪烁透明陶瓷研究领域所涉及的材料体系、发展水平及存在的主要问题,然后重点介绍中国科学院上海硅酸盐研究所近年来在稀土铈离子掺杂镥铝石榴石(LuAG:Cze)透明闪烁陶瓷的制备、微观结构和光学性能等方面的研究结果。采用高温固相反应和共沉淀方法通过真空烧结工艺可制备透过率达77%的LuAG:Ce透明陶瓷。材料显微结构均匀,平均晶粒尺寸为10μm。在γ射线激发下、在国际上首次成功实现了闪烁输出,光产额为4818光子/MeV,为同样条件下测定的LuAG:Ce单晶的45%,锗酸铋(bismuth germanate,BGO)单晶的60%。最后,指出具有各向同性的立方材料体系、高质量粉体原料的制备以及降低光学散射损耗的有效方法是研制高质量光学透明陶瓷材料的关键因素。     

Lu2O3-SiO2体系闪烁体材料研究进展

闪烁体材料是一类吸收X-射线或α,β-射线等高能光子后发出可见光的光功能材料,在高能物理、核医学、地质勘探等领域应用广泛.综述了Lu2O3-SiO2体系闪烁体材料的最新研究进展,包括闪烁晶体、闪烁陶瓷、闪烁粉体和闪烁薄膜的研究现状,并对Lu2O3-SiO2体系闪烁体材料的应用和发展进行了总结.     

热电能源材料研究进展EI北大核心CSCD

热电材料是一种可将热能和电能相互转换的功能材料,在温差发电和通电制冷方面有着非常广阔的应用前景,而且可以有效缓解能源紧缺和环境污染两大问题,近年来受到广泛关注。本文主要介绍了一些典型热电材料的最新研究进展,并围绕能带工程、纳米工程和缺陷工程等提高热电性能的方法对每个热电材料体系进行了简要总结,最后对热电材料的研究进行了展望。     

Pr3+、Ce3+共掺LiYSiO4闪烁体的发光性能EI北大核心CSCD

采用固相合成法制备了LiY0.99-xCe0.01PrxSiO4（x=0～5％）系列化合物,采用X射线粉末衍射、紫外-可见漫反射光谱、光致发光光谱、X射线激发发射光谱以及光致发光衰减曲线对其系列化合物的物相、发光性能进行了表征。结果表明：在煅烧温度为1100℃所制备的样品均为纯LiYSiO4相;Ce^3＋的吸收峰位于325和364nm。Pr^3＋、Ce^3＋共掺时,由于Pr^3＋-Ce^3＋之间的能量传递作用,在250nm波长的紫外光激发下,在400nm处产生了Ce^3＋的特征发射峰。随着Pr^3＋掺杂量的增加,Ce^3＋在X射线激发下的发光强度逐渐下降,但Ce^3＋在320nm的波长激发下的衰减逐渐变快。     

掺铥钇镓石榴石激光晶体的生长及其光学性能EI北大核心CSCD

采用光浮区法生长了掺铥钇镓石榴石（Tm：Y3Ga5O12,Tm：YGG）激光晶体,探索了Tm：YGG晶体的光学性能,测试了其室温吸收谱并计算了吸收截面和发射截面。使用中心波长为795 nm的激光二极管作为泵浦源,实现了Tm：YGG晶体的连续激光输出,得到了波长为2 012.8 nm的激光,阈值为0.515 W,斜效率为9.9%,光光转换效率为9.3%。结果表明Tm：YGG晶体在2μm波段可能有好的应用前景。     

超低温烧结微波介质陶瓷研究进展EI北大核心CSCD

超低温烧结微波介质陶瓷作为无源集成技术的主要介质材料,可广泛应用于无线通讯、可穿戴电子、物联网和全球定位系统等领域,其相关研究具有重要的应用价值和理论指导意义,是目前功能材料领域的研究热点之一。本文综合介绍了超低温烧结微波介质陶瓷材料的应用背景和主要的材料体系,以及主要材料体系的介电性能和优缺点,探讨了材料组分、介电常数、Qf值、频率温度系数之间的关系,阐述了超低温烧结陶瓷材料的性能调控手段,并指出了今后超低温烧结微波介质陶瓷材料的主要发展前景和研究方向。钼酸盐基超低温烧结陶瓷兼具超低烧结温度、系列化介电常数和低损耗等优点,有望实现在超低温共烧技术中的应用。离子取代和多相复合是有效调控材料微波介电性能的方法,使材料更利于应用。     

银系半导体光催化材料研究进展EI北大核心CSCD

银系半导体由于较窄的带隙和单质银的表面等离子体共振效应,普遍对可见光响应且具有理想的可见光光催化活性,在有机污染物降解、二氧化碳还原和杀毒灭菌等环境光催化领域具有广阔的应用前景。银离子可以与各种负离子或负离子基团形成种类繁多的银基卤化物、氧化物、硫化物和含氧酸盐等半导体光催化材料。银系半导体的光催化活性和稳定性高度取决于这些负离子或负离子基团的性质。综述了分别由卤族、硫族、氮族、碳族、硼族和过渡金属元素构成的负离子或负离子基团对银系半导体能带结构、光学吸收以及光催化活性的影响,探讨了提高银系半导体可见光光催化活性和稳定性的策略,并展望了未来的研究方向,从而有助于人们构建更高效的银系半导体光催化材料(体系)。     

石墨烯/超高温陶瓷复合材料研究进展EI北大核心CSCD

超高温陶瓷材料耐温性能优异,但本征脆性和较差的抗热冲击性能一直都是限制其进一步工程应用的主要障碍。石墨烯作为一种碳原子排列成蜂窝结构的二维纳米材料,具有优异的力学、电学和热学性能,常被作为添加相来改性陶瓷基体,使其成为陶瓷复合材料中理想的增韧材料,实现复合材料的功能化和结构化。本文对石墨烯/超高温陶瓷基复合材料的制备工艺、仿生构筑、微观形貌、宏观性能等方面的研究成果进行了全面的综述,着重论述了石墨烯对超高温陶瓷基体的增韧作用效果及机理、热学性能、抗热震性能、抗氧化性能的影响,并对目前面临的挑战和未来发展进行展望。     

石榴石闪烁材料的研究进展

稀土离子掺杂的石榴石闪烁材料是20世纪90年代以后发展出的新型氧化物闪烁体。以Ce~(3+)为发光中心的YAG与LuAG晶体是性能优良的闪烁体,具有纳秒级快衰减、高光产额等特性。而Pr~(3+)为发光中心的LuAG单晶以其更快的衰减时间,被认为是下一代的TOF-PET探测器用的关键材料之一。在此基础之上,由于YAG与LuAG陶瓷制备温度较低,有利于减少基质中的反位缺陷,从而实现对闪烁性能优化。而近年来,"缺陷工程"与"能带工程"两种新思想的提出,对石榴石单晶与陶瓷的优化提出新的思路,从而石榴石闪烁材料性能得到进一步提升。本文综合评述了石榴石单晶与陶瓷闪烁体的研究进展,着重介绍"缺陷工程"和"能带工程"两种思想在石榴石体系闪烁材料优化中的应用,最后对其发展前景进行了展望。     

闪烁玻璃的研究进展

近年来,随着人类在高能物理、核物理和工业探测等方面活动的加强,对成本低廉、大尺寸的闪烁体的需求也越来越迫切.与闪烁晶体相比,闪烁玻璃在这方面具有明显的优势.本文简要回顾了国内外近几年来闪烁玻璃领域在工艺、性能、机理以及新材料探索方面的研究情况.在传统的掺Ce3+闪烁玻璃的研制不是很理想的情况下,指出了以ZnO或者有机物作为激活剂,制成透明闪烁玻璃陶瓷(微晶玻璃)作为闪烁玻璃发展的新方向.     

气凝胶材料的结构强化研究进展EI北大核心CSCD

气凝胶材料被誉为"21世纪改变世界的神奇材料",其独特的超多孔结构使其具备众多优异特性,有着广泛的应用前景.然而,气凝胶材料自身结构的脆弱和繁琐的制备流程严重制约了其普及应用.本工作概述了气凝胶材料的发展现状,总结了气凝胶材料常用的几种结构强化策略,介绍了近年新出现的仿生强化、浓差诱导强化和微波烧结等工艺优化增强等方法,并展望了气凝胶材料的未来发展前景.     

相变材料在动力电池中的应用研究进展EI北大核心CSCD

从相变材料的类型和特点分析了适用于锂电池热管理的材料,阐述了相变材料的选型和制备的研究现状。获取高导热系数、高潜热的复合材料将是相变材料制备研究的主要方向。从换热方式的角度出发,综述了被动式、主动式基于相变材料的热管理系统研究进展,并展望了今后的发展方向。     

ZnS量子点微晶玻璃用于X射线高分辨率成像EI北大核心CSCD

闪烁体是X射线成像技术中的核心器件,它能将吸收的高能射线(X射线或其他高能带电粒子)转化为可见光,已被广泛应用于医疗诊断、辐射剂量测定和安全检查等领域。目前大多数的商用闪烁体为单晶或薄膜材料,不仅制备工艺复杂、生长周期长、成本高,并且辐照稳定性差,成像效果不佳。通过在透明玻璃基体内原位析出Zn S量子点,探索Zn S量子点微晶玻璃(GC)作为一种成本低、耐候性强的闪烁体在X射线间接成像领域的应用。实验结果表明,在X射线辐照下ZnS GC的发射峰位于518 nm,并利用X成像系统对鱼骨骼和芯片进行成像,由于ZnS量子点在玻璃基体中的均匀分布,结果显示图像轮廓清晰、物体内部结构分明,并且成像分辨率达到18.0 lp/mm。此外,在累积剂量高达288 J/kg的情况下,损坏的ZnS GC闪烁体可通过简单的热处理完全恢复成像性能。ZnS GC作为闪烁体在高分辨X射线成像领域表现出广泛的应用前景。     

ZnO基闪烁材料研究进展

ZnO作为一种宽带隙直接跃迁半导体材料,具有优良的闪烁性能,在掺杂Ga、In等元素后具有潜在的高光输出性能,成为用于D-T中子发生器中α粒子探测的首选闪烁材料。本文主要分析了ZnO基闪烁材料的研究现状以及ZnO基闪烁材料中存在的问题,并针对目前存在的问题提出了解决的思路。     

碳化硅陶瓷基复合材料基体和涂层改性研究进展EI北大核心CSCD

随着航空航天器性能的提高,其热端部件如航空发动机、高超音速飞行器的头锥及翼前缘等服役环境愈加苛刻。为了满足更苛刻的服役环境,需要对碳化硅陶瓷基复合材料(SiC matrix ceramic composites,CMC-Si C)进行基体或涂层改性以发展更长寿命、更耐高温和结构功能一体化的陶瓷基复合材料。介绍了航空航天器热端部件用CMC-SiC复合材料基体和涂层改性的研究进展、成果、现状及存在的问题,指出了今后需要着重解决改性CMC-SiC复合材料的工程化应用问题、发展具有更高使用温度的改性材料体系以及发展在发动机环境中应用的环境屏障涂层体系。     

分级多孔碳复合吸波材料研究进展EI北大核心CSCD

包含大量不同孔径且相互交错贯通孔的分级多孔碳具有低密度、高比表面积以及高介电性能的特点,在电磁波吸收方面具有极大的潜力。综述了分级多孔碳材料的来源、结构、组成及特点,总结了分级多孔碳作为吸波材料的研究进展,并对其未来的发展进行了展望。     

钙钛矿和类钙钛矿型微波介质陶瓷的研究进展EI北大核心CSCD

钙钛矿和类钙钛矿型微波介质陶瓷因其独特的化学结构而具有非常优异的介电性能,已广泛应用于卫星通信、雷达、民用移动通信等领域,在微波通讯技术中扮演着重要的角色,是目前功能陶瓷领域的研究热点之一.综述了近年来钙钛矿和类钙钛矿型微波介质陶瓷的研究进展,介绍了钙钛矿型陶瓷的晶体结构、微波介电性能.总结了不同位离子置换、复合改性以及低温烧结等对钙钛矿和类钙钛矿型陶瓷微波介电性能的影响,提出了目前该类微波介质陶瓷研究所存在的主要问题,并对其发展方向进行了展望.     

铈掺杂钇铝石榴石粉体制备的研究进展

本文综述了目前国内外制备铈掺杂钇铝石榴石粉体（YAG∶Ce）的多种方法,包括溶剂热法、溶胶-凝胶法、微乳液法以及共沉淀法,分析了各种方法的优缺点和今后的研究趋势。     

高吸水树脂作为混凝土内养护材料的研究进展EI北大核心CSCD

为保证混凝土质量,在混凝土施工过程中进行合理充分的养护是必不可少的。目前常用的洒水、覆膜等传统的外养护方式存在养护深度有限、对构件形状、施工部位依赖性大等问题,而采用内养护方式能够很好地解决这些问题,对于易于收缩开裂、不便进行外养护的部位和结构具有很好的应用价值。本工作回顾了内养护材料的发展,重点介绍了具有发展前景的内养护材料–高吸水树脂(SAP)的种类与吸/释水作用机理及相应的体积变化,综合归纳了在水泥基材料中SAP的吸/释水行为及其影响因素,探讨了SAP的掺入对于水泥基材料水化进程、孔隙结构和宏观性能的影响,并且对SAP作为混凝土内养护材料的发展方向进行了展望。