高能球磨法制备硫系玻璃及其性能研究开题报告
2021-03-15 20:21:54
1. 研究目的与意义(文献综述)
硫系玻璃常被认为是含有一种或多种除氧以外的氧族元素如s、se、te等,加上as、ga之类的电负性较弱的元素而形成的非晶态(玻璃)材料的总称。此外还加上si、sn、pb、b、zn、ti、ag等元素,如果加上一些卤族元素,则称为硫卤玻璃。与氧化物玻璃相比,硫系玻璃具有较大的质量和较弱的键强,既能形成极性键又能形成共价键,因此该玻璃并不遵循化学计量比,可以含有较多的s或se,其中过量的s或se可以形成共价型长键。并且硫系玻璃由于具有较低的声子能量、优异的红外透过率、良好的化学稳定性和热稳定性,被认为是具有广泛应用前景的红外传输材料和红外激光基质材料。
制备非晶硫系玻璃的方法很多,主要有熔体淬冷法、热蒸发、溅射和化学气相沉积法。高能球磨法,又称机械力化学合成,是在机械力的作用下激活原料的化学活性,原料在研磨球的冲击作用下,不断重复发生冲击、变形、破裂、冷焊等过程,从而形成新材料的一种方法。它是制备金属间化合物,弥散强化合金,非晶相,非晶相平衡化合物等的有效方法。化学反应也可以通过高能球磨法在室温下发生的,此外它还可以作为一种用于获得离子导体的新工艺。整个高能球磨过程伴随着能量转移过程,在机械力的作用的下,高能球磨所制备的样品活性高,往往具有很高的能量态,在热过程中,能量释放,会发生很强的热焓弛豫现象。
弛豫是指一个处于平衡稳定态的系统,在外界的作用力下,变为非平衡态,而该非平衡系统重新从非平衡态变为平衡态的过程,叫做弛豫过程,而从非平衡态回复到平衡态所需的时间,则称为弛豫时间。其中,在弛豫过程中,原子的结构会发生重新的排列,同时,整个系统的能量态会降低,部分多余的能量则多以热能的形式释放,因而通常伴随着热量变化,也被称之为热焓弛豫。通过该现象可对材料的结构进行研究。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 基本内容
材料制备:原料是ag2s和p2s5,以摩尔比3:1混合,采用高能球磨法制备ag3ps4材料,通过控制球磨过程的不同工艺参数获得不同的样品材料。
材料表征:利用综合热分析表征材料的热响应;利用xrd、nmr、xps等测试手段探索所制备硫系玻璃的组成、价键状态进而探明弛豫现象的结构起源。
3. 研究计划与安排
第1-3周:文献阅读,阅读高能球磨技术和硫系玻璃弛豫相关文献,了解机械合成方法和弛豫现象的基本知识,完成初步的实验计划,并准备相关的实验条件。
第4-8周:硫系玻璃材料的制备及相关处理。
第9-11周:对所得玻璃及其相关测试,依据结果进行性能改进。
4. 参考文献(12篇以上)
[1] c. a. angell, formation of glasses from liquids and biopolymers[j], science, 1995,267:1924-35 .
[2] h. andrae and r. blachnik, metal sulphide-tetraphosphorusdekasulphide phase diagrams[j], j. alloy. compd.,1992,189:209-15 .
[3] c. suryanarayana, mechanical alloying and milling[j],prog. mater. sci.,2001,46:1-184 .
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