二氧化钛制备技术研究进展

摘要:TiO2具有优异的白度、消色力等颜料性能,是物理、化学性质稳定的功能材料。综述了工业生产TiO2制备方法的现状和研究进展,分析各种制备方法的优势、劣势和发展前景。硫酸法能制备锐钛型和金红石型二氧化钛,并且可以制备不同类型的功能材料产品,氯化法只能制备金红石型产品,硫酸法与氯化法将会长期共存。氯化法中的熔盐氯化技术与中国的钛资源现状更加契合,沸腾氯化法的技术瓶颈和对高钛渣原料的严苛要求是下一步中国二氧化钛行业面临的急需解决的问题。新工艺技术中盐酸法对原料的要求简单,能够生产不同晶型和性能的TiO2,最具有工业化发展前景。今后,各种工业制备方法的发展方向必须向清洁、绿色、低碳和废物综合利用的方向发展,以满足日益严苛的环保要求和国内钛资源现状。

无机硅酸盐富锌防腐涂料的研究进展

摘要:金属的腐蚀给社会的经济发展造成了巨大的损失浪费,富锌涂料因其简单、经济有效的特点在防腐领域得到了广泛应用。本文综述了无机硅酸盐富锌防腐涂层的防腐原理及国内外的研究进展,分析归纳了影响无机硅酸盐富锌防腐涂层效果的因素,最后指出了该涂料存在的主要问题及未来的发展方向。

高纯钽铌原料研究进展

摘要:钽铌金属广泛应用于集成电路、航空航天、汽车、超导等领域,是不可或缺的战略材料。首先,介绍了钽铌资源分布、湿法冶金和高纯材料制备的内容,分析了国内外现状。文章指出世界钽铌资源主要分布在巴西、加拿大、澳大利亚和非洲地区等国家,中国钽铌资源品位低难利用,高度依赖进口。钽铌的湿法冶金方法分为碱法、酸法和氯化法,碱法有碱熔法和碱性水热法,酸法有硫酸法和氢氟酸法。而高纯氧化物的制备须经历浸出、萃取、分离提纯、过滤洗涤和煅烧过程。其次,阐述了利用真空电子束熔炼制备高纯钽铌和金属中杂质元素去除的方法,该法可使钽纯度在 5 N(99.999%)以上,铌纯度在 4 N(99.99%)以上。最后,对高纯钽铌原料在集成电路、人工晶体生长等领域的应用及需求进行了介绍,对高纯钽铌制备技术及产品的国内外企业进行了分析对比,指出了未来高纯钽铌原料发展方向。

面向高温应用的聚合物先驱体陶瓷性能调控及其传感器研究进展

摘要:聚合物先驱体陶瓷是由聚合物先驱体经高温热解获得的新型陶瓷材料,其不仅具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、抗蠕变性等高温特性,以及优异的半导体特性和大压阻系数等功能特性,还兼具成分可设计性和可加工性,是一种在高温环境下极具应用潜力的传感材料。本文系统概述了先驱体陶瓷近年来在高温传感领域的研究进展,分析了先驱体陶瓷与高温传感密切相关的微观组织结构特点及其传感机理,讨论了先驱体陶瓷电学、高温、力学特性及对应的调控手段,重点总结了近年来其在高温领域中作为各类传感器应用的研究现状,最后对其未来作为极端环境下智能感知结构/功能一体化材料的应用前景进行了展望。

高分子玻璃化转变的链长依赖性

摘要:玻璃化转变的微观机制是凝聚态物理最重要的科学问题之一. 由于链的连通性,高分子表现比小分子物质更复杂的玻璃化行为. 本综述对半个多世纪以来,科学家对高分子玻璃化转变链长依赖性的研究进行了总结. 介绍了高分子玻璃化温度(Tg)和脆度指数(m)等性质随链长增加而增大并趋于饱和的普遍现象;总结了解释和描述Tg和m随链长变化的3 种主要机制:即高运动活性链末端促进高分子协同运动,从而降低Tg和m;局部链刚性随链长增加而增大从而减弱链段运动能力,使Tg升高;分子链内次级松弛单元的耦合和动态促进激活链段松弛,造成Tg随链长增大而增大. 希望通过对高分子玻璃化现象和机理的总结与讨论帮助读者加深对长链大分子玻璃化转变的认识和理解.

硅纳米晶的固相合成与表面化学研究进展

摘要:硅纳米晶凭借其丰富的自然储量、卓越的稳定性、可调控的化学和物理性质, 以及良好的生物相容性,在半导体工业、光电能源转换和生物医药等多个领域占据了难以替代的重要地位. 通过可控合成方法来制备具有特殊功能的硅纳米晶及其衍生结构并对材料进行功能化后处理是推动硅基材料在科学理解和应用中取得突破的关键途径. 本文基于本课题组最新的研究成果, 对硅纳米晶材料的合成、表面化学及应用等方面的技术发展进行了系统梳理. 我们基于材料的组分和配体修饰, 阐明了相关硅材料化学中的构效关系和共性科学问题, 并展示了硅纳米晶在发光器件、低碳技术及生物医药等领域的应用表现. 最后, 结合自身研究结果的分析, 从材料的物理与化学机制、共性规律与普适原理等科学逻辑出发, 提出了本领域目前面临的一些挑战, 并对未来的研究方向进行了展望.

氧化物热电材料研究进展

摘要: 氧化物基热电材料具有高温稳定性、抗氧化性和安全长效等优点而受到人们的广泛关注, 但其应用受到了热电性能的限制。本文详细介绍了几种典型氧化物热电体系, 如层状钴基氧化物、钙钛矿结构化合物、透明导电氧化物和一些新型氧化物热电材料的研究进展。从能带结构和微观形貌两方面入手进行调节, 以达到热电材料热学性能和电学性能的协调统一。分析了氧化物热电材料研究中的主要问题, 并对未来的发展提出了一些新的思路。

基于嗜盐菌合成生物学的下一代工业生物技术

摘要:嗜盐微生物是在高盐、高 pH 环境中具备正常生长能力的极端微生物,是珍贵的科研素材和生产资源。相关研究通过对嗜盐菌合成生物学的改造和“下一代工业生物技术”的探索,实现了嗜盐工程菌在生物反应器中利用海水进行不灭菌连续发酵并产生类型多样、性能各异的聚羟基脂肪酸酯,且与其他高附加值化学品实现了联产。基于嗜盐菌的下一代工业生物技术,具备节能、节水、节时、低成本等特点,有着很好的市场竞争力和划时代的技术优势。基于极端微生物,特别是基于嗜盐菌合成生物学的下一代工业生物技术的兴起和发展,能够提升生物制造产品的市场竞争力,促进环保的生物基工业产品替代石油基产品,同时也能为早日实现“碳达峰、碳中和”提供强有力的技术支持和保障。该文分析了基于嗜盐菌合成生物学的下一代工业生物技术的特点,为合成生物学与下一代工业生物技术提供了新的视角和思路。

新型过渡金属氧氟化物非线性光学晶体研究进展

摘要:非线性光学晶体是固体激光器的核心器件,广泛应用于可控核聚变、量子通信、高精度光谱分析等前沿领域。最近研究表明,具有4d0和5d0电子构型的过渡金属阳离子Zr4+、Hf4+、Nb5+和Ta5+具有较低的电负性,与高电负性的氟阴离子形成的化学键中的离子键成分增加,有利于拓宽光学带隙,同时其多面体保持了较强的几何畸变,对增强晶体的非线性光学效应和双折射性能发挥关键作用。此类过渡金属氧氟化物的光学透过范围能达到紫外甚至更短的深紫外光谱区,可能是潜在的紫外非线性光学晶体候选材料。本文介绍了基于这些过渡金属的氧氟化物多面体设计合成新型无机紫外透明非线性光学晶体的最新进展,总结了11种最新报道的此类非线性光学晶体,详细介绍了其晶体结构、光学性质(吸收截止边、光学带隙、倍频和双折射等),以及过渡金属的氧氟化物多面体对这些光学性质的影响机制。

全无机卤化物钙钛矿薄膜外延生长研究进展

摘要:全无机卤化物钙钛矿作为一种具有可调节带隙的半导体材料,其热稳定性和光稳定性优于有机-无机杂化钙钛矿,近年来已在太阳能电池、紫外-可见光探测器、发光二极管等领域引发广泛关注,有望成为推动高性能光电器件产业化的关键材料。外延生长技术通过构建晶格匹配的异质界面可生长高质量的晶体薄膜,结合应变工程可对薄膜材料光电性能精准调控,已成为半导体器件制造领域的核心技术路径。随着全无机卤化物钙钛矿材料向商业光电子器件领域的拓展,精准调控薄膜结晶质量、降低缺陷态密度及优化界面特性成为该领域的关键技术瓶颈问题。本综述阐述了卤化物钙钛矿的材料结构及外延生长的基本原理,按照制备方法和衬底晶格匹配程度,分类讨论了全无机卤化物钙钛矿薄膜的外延生长工作。最后,展望了钙钛矿外延的未来方向,希望通过原位生长监测、精确的界面结构表征和规模化制造,进一步提高全无机卤化物钙钛矿的器件性能和应用。