基于表面改性MXene二维填料的铁电聚合物纳米复合材料电介质制备及其逾渗阈值/介电响应研究

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作者 同阳 武鑫雨 +5 位作者 刘洋 刘嘉辰 琚绍帅 李俊钢 李雨婷 胡季帆 《材料导报》 北大核心 2025年第13期31-37,共7页

本工作以一种表面改性MXene二维导体材料Ti_(3)C_(2)为填料,以P(VDF-TrFE)铁电共聚物为基体,采用溶液流延和热压工艺成功制备了具有高介电常数的柔性纳米复合材料电介质。制备的复合材料显示出致密而均匀的微观结构,少量添加时填料极大... 本工作以一种表面改性MXene二维导体材料Ti_(3)C_(2)为填料,以P(VDF-TrFE)铁电共聚物为基体,采用溶液流延和热压工艺成功制备了具有高介电常数的柔性纳米复合材料电介质。制备的复合材料显示出致密而均匀的微观结构,少量添加时填料极大的比表面积和较高的表面活性促使晶核密度和结晶速率提升,当填料含量为1.5%(质量分数)时结晶度提升至87.7%;材料的逾渗阈值与电场频率相关,在100 Hz交变电场下逾渗阈值为11.9%,显著小于采用近似球形导体填料的复合材料;当二维填料含量为10%(质量分数)时,该复合材料的介电常数超过3100、损耗仅为0.8,远小于文献中报道的同类复合材料。研究结果表明,以具有二维结构的MXenes材料为填料制备的纳米复合材料有望作为可折叠/可穿戴电容器、传感器、储能装置等器件中所需的高性能电介质发挥重要作用。 展开更多

关键词 纳米电介质 复合材料 MXene 逾渗阈值

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C添加及退火温度对FeSiBPCu合金组织结构和软磁性能的影响

2

作者 陈选平 陈哲 +3 位作者 朱乾科 康树杰 薛松建 张克维 《热加工工艺》 北大核心 2025年第20期68-75,共8页

为改善Nanomet纳米晶软磁材料的非晶形成能力较差以及退火后晶粒粗大等问题,采用单辊甩带法制备出Fe_(81.3)Si_(3)B_(11.7-x)P_(3)Cu_(1)C_(x)(x=0、0.5、1.0、1.5、2.0,at%)合金带材,并系统研究了退火温度对合金带材晶化行为、磁畴结... 为改善Nanomet纳米晶软磁材料的非晶形成能力较差以及退火后晶粒粗大等问题,采用单辊甩带法制备出Fe_(81.3)Si_(3)B_(11.7-x)P_(3)Cu_(1)C_(x)(x=0、0.5、1.0、1.5、2.0,at%)合金带材,并系统研究了退火温度对合金带材晶化行为、磁畴结构以及软磁性能的影响。结果表明,当退火温度Ta<475℃时,该合金内应力释放,性能略微提升。随着温度的升高,475℃≤T_(a)≤525℃时,纳米晶开始析出并长大,性能得到优化。T_(a)>525℃时,纳米晶过度生长以及硬磁相析出,性能恶化。适量C元素的加入,可以有效提升约化玻璃转变温度(T_(rg)),提高合金的非晶形成能力。同时,C的添加可以细化α-Fe(Si)的晶粒尺寸,从而降低合金的矫顽力。其中C含量x=1时,在525℃退火后,晶粒尺寸为22.4 nm,具有Bs=1.78 T和Hc=7.3 A/m的优异软磁性能。 展开更多

关键词 晶粒尺寸 磁畴 软磁性能 非晶形成能力 退火温度

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Mo替代Si调控FeSiBCCu纳米晶合金晶化行为以及软磁性能

3

作者 陈子成 朱乾科 +2 位作者 陈哲 康树杰 张克维 《功能材料》 北大核心 2025年第10期10106-10114,10128,共10页

电磁器件的节能和小型化要求软磁材料具有优异的性能。然而,开发低损耗的非晶/纳米晶软磁材料仍然具有挑战性。研究了Mo替换Si对Fe_(80)Si_(4-x)B_(14)C_(1)Cu_(1)Mo_(x)(x=0%,0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)带材非晶形成能力(GFA)、退火窗口以... 电磁器件的节能和小型化要求软磁材料具有优异的性能。然而,开发低损耗的非晶/纳米晶软磁材料仍然具有挑战性。研究了Mo替换Si对Fe_(80)Si_(4-x)B_(14)C_(1)Cu_(1)Mo_(x)(x=0%,0.3%,0.6%,0.9%,1.2%)带材非晶形成能力(GFA)、退火窗口以及软磁性能的影响。结果表明,随着Mo元素含量的增加,带材的GFA先降低后升高。从热力学角度分析,随着Mo的添加量从0增加到0.9%,退火窗口ΔT_(x)(=T _(x2)-T_(x1))从93.3℃增加到119.6℃,拓宽了28%。晶粒长大激活能E p1从383±26 kJ/mol增加到(423±36)kJ/mol,表明原子扩散受到了抑制,从而细化了晶粒尺寸。Fe_(80)Si_(3.1)B_(14)C_(1)Cu_(1)Mo_(0.9)带材在445℃退火3min后具有良好的综合软磁性能,矫顽力H c为3.2 A/m,有效磁导率μe为12900,饱和磁感应强度B_(s)为1.67 T。Mo添加后,带材的平均晶粒尺寸的减小(从32.3 nm到20.8 nm)以及磁畴结构的平滑性是带材获得优异的软磁性能的原因所在。研究开发的Fe_(80)Si_(3.1)B_(14)C_(1)Cu_(1)Mo_(0.9)带材为高性能软磁应用提供了一个很有前景的候选材料。 展开更多

关键词 铁基纳米晶合金 Mo的微合金化 软磁性能 热稳定性

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Al掺杂对Fe基非晶纳米晶合金制备与软磁性能的影响 被引量：3

4

作者 薛松健 朱乾科 +2 位作者 陈哲 康树杰 张克维 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期8155-8161,共7页

组元多样性是改善Fe基非晶纳米晶合金非晶形成能力和软磁性能的重要方式之一,基于Nanomet合金,通过Fe基二元相图设计成分,利用单辊甩带法制备出Fe_(80)(Al_(x)Si_(y))_(2.4)B_(12.6)P_(4)Cu_(1)(x/y=0,1/5,1/2,1/1,2/1)合金,探讨了x/y... 组元多样性是改善Fe基非晶纳米晶合金非晶形成能力和软磁性能的重要方式之一,基于Nanomet合金,通过Fe基二元相图设计成分,利用单辊甩带法制备出Fe_(80)(Al_(x)Si_(y))_(2.4)B_(12.6)P_(4)Cu_(1)(x/y=0,1/5,1/2,1/1,2/1)合金,探讨了x/y变化对合金非晶形成能力、热稳定性与软磁性能的影响,研究表明,x/y比例的提高能够增强合金的初晶相晶化温度与非晶形成能力,当x/y=1时,Fe_(80)(Al_(1)Si_(1))_(2.4)B_(12.6)P_(4)Cu_(1)合金的非晶形成能力较高,退火温度窗口拓宽,在500℃退火1 min后表现出优异的软磁性能,其中矫顽力为1.27 A/m,磁导率达17551,由于Fe含量并没有变化,Al的掺杂对合金的饱和磁感应强度影响较小。 展开更多

关键词 Fe基二元相图 非晶形成能力 非晶纳米晶 软磁性能

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Fe_(2-x)Co_(x)Zr材料磁热效应的研究

5

作者 宗朔通 张艳 +5 位作者 王瑞 谢栋宇 陈峰华 张克维 孙志刚 胡季帆 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期8099-8103,共5页

制备了Fe_(2-x)Co_(x)Zr(x=0.8,0.9和1.0)系列材料并研究了材料的磁热性能,通过X射线衍射分析确定了材料为MgCu_(2)结构的Laves相,空间群为Fd-3mS。通过GSAS精修确定了材料的晶格常数,发现材料的晶格常数随Co元素含量增加而线性减小。... 制备了Fe_(2-x)Co_(x)Zr(x=0.8,0.9和1.0)系列材料并研究了材料的磁热性能,通过X射线衍射分析确定了材料为MgCu_(2)结构的Laves相,空间群为Fd-3mS。通过GSAS精修确定了材料的晶格常数,发现材料的晶格常数随Co元素含量增加而线性减小。通过麦克斯韦方程计算了材料的磁熵变,磁熵变最大值随Co元素含量的增加而下降。通过Co元素含量的调控可以实现材料居里温度在236~320K之间进行调节。研究发现Fe_(2-x)Co_(x)Zr材料相变类型均为二级磁相变。Fe_(1.2)Co_(0.8)Zr材料在0~3T磁场下磁熵变的最大值为0.27J/kg/K。Fe_(2-x)Co_(x)Zr材料具有居里温度可调和制冷区间较大的特点,为具有较大应用潜力的无稀土磁致冷剂。 展开更多

关键词 LAVES相 磁致冷 磁相变 磁性

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退火温度对电沉积FeNi纳米线阵列结构及磁性能的关联性研究

6

作者 陈哲 康树杰 +1 位作者 朱乾科 张克维 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期5193-5198,共6页

采用E-T和脉冲电化学沉积法,利用氧化铝(AAO)模板制备出直径200 nm,长度约为13.1μm的非晶态FeNi纳米线阵列。FeNi纳米线阵列的形貌、成分、微观结构以及磁学性能分别通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线... 采用E-T和脉冲电化学沉积法,利用氧化铝(AAO)模板制备出直径200 nm,长度约为13.1μm的非晶态FeNi纳米线阵列。FeNi纳米线阵列的形貌、成分、微观结构以及磁学性能分别通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、场发射透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)进行表征。研究结果表明,FeNi纳米线排列致密,外壁平整光滑,粗细均匀,元素分布均匀。制备的纳米线表现出纯非晶结构,退火后从非晶基体中析出γ(Fe,Ni)相,且晶粒的生长具有明显的(111)择优取向。VSM结果表明在非晶纳米线中具有较强的磁各向异性,其易磁化轴为平行于长轴方向。随着退火温度的升高,矫顽力H_(c)和剩磁比B_(r)/B_(s)整体呈下降趋势,主要归因于纳米线内应力的释放及纳米晶间的磁交换耦合作用。 展开更多

关键词 AAO模板 FeNi纳米线 电化学沉积 磁各向异性

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退火温度对FeGaGeBCu(P)非晶纳米晶合金组织结构和软磁性能的影响 被引量：2

7

作者 郭璐 朱乾科 +3 位作者 陈哲 赵晓霞 张克维 姜勇 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1210-1215,共6页

用单辊旋淬法制备了Fe_(76)Ga_(5)Ge_(5)B_(13-x)P_(x)Cu_(1)(x=0,3,5,7)合金带材,并研究了退火温度对合金晶化行为、结构演变和磁性能的影响。结果表明,P元素替换B元素后,合金的非晶形成能力有所降低,但是提高了二次晶化相的热稳定性... 用单辊旋淬法制备了Fe_(76)Ga_(5)Ge_(5)B_(13-x)P_(x)Cu_(1)(x=0,3,5,7)合金带材,并研究了退火温度对合金晶化行为、结构演变和磁性能的影响。结果表明,P元素替换B元素后,合金的非晶形成能力有所降低,但是提高了二次晶化相的热稳定性。同时,P添加一方面细化了纳米晶尺寸,降低了合金矫顽力,P含量为7%(原子分数)的合金在在425℃退火后矫顽力最佳为1.77 A/m;另一方面,P的价电子向残余非晶相中的Fe转移,降低了Fe的磁矩,使得合金饱和磁感应强度降低。此外,P含量高于5%(原子分数)时合金带材表面接近表层位置的晶粒以(200)晶面平行于带材表面存在,而合金内部仍以(110)晶面平行于带材表面存在。 展开更多

关键词 非晶纳米晶合金 退火温度 P元素 磁矩 矫顽力

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基于磁相互作用探索P掺杂对Fe-Si-Nb-Cu-B合金带材组织结构和软磁性能的影响 被引量：1

8

作者 朱乾科 郭璐 +3 位作者 陈哲 朱紫藤 张克维 姜勇 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期6171-6176,共6页

类金属元素是改善Fe基非晶纳米晶合金非晶形成能力和软磁性能的重要添加剂。用单辊甩带法制备了Fe_(73.5)Si_(13.5)Nb_(3)Cu_(1)B_(9-x)P_(x)(x=0,3%,6%,9%)(原子分数)合金带材,从各元素间磁相互作用出发探索了P替换B对合金组织结构和... 类金属元素是改善Fe基非晶纳米晶合金非晶形成能力和软磁性能的重要添加剂。用单辊甩带法制备了Fe_(73.5)Si_(13.5)Nb_(3)Cu_(1)B_(9-x)P_(x)(x=0,3%,6%,9%)(原子分数)合金带材,从各元素间磁相互作用出发探索了P替换B对合金组织结构和软磁性能的影响。实验结果表明,P添加可有效提高合金的初晶相晶化温度以及合金的非晶形成能力;但是二次晶化相的析出温度降低,弱化了其热稳定性。当P含量为3%(原子分数)时,合金有较宽的退火温度窗口,且可有效细化初晶相晶粒尺寸,并在525℃退火后表现出最佳软磁性能,此时合金晶粒尺寸为9 nm,矫顽力为0.21 A/m,同时有效磁导率高于x=0合金。但是由于P的添加,残余非晶相中Fe的磁矩降低,导致合金的饱和磁感应强度降低。 展开更多

关键词 非晶形成能力 软磁性能 磁矩 非晶纳米晶

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MOFs衍生的Sn掺杂In_(2)O_(3)材料的制备及氯气气敏性能 被引量：2

9

作者 马江微 翟海潮 +1 位作者 张紫薇 胡季帆 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第16期29-34,共6页

采用简单的水热法制备了Sn掺杂的有机框架化合物(MOFs),再煅烧衍生出Sn掺杂In_(2)O_(3)(Sn-In_(2)O_(3))气敏材料。表征结果表明,材料的形貌是中空微米棒且材料的比表面积较大、Sn元素成功被掺杂,材料表面的氧空位浓度也较大。气敏测试... 采用简单的水热法制备了Sn掺杂的有机框架化合物(MOFs),再煅烧衍生出Sn掺杂In_(2)O_(3)(Sn-In_(2)O_(3))气敏材料。表征结果表明,材料的形貌是中空微米棒且材料的比表面积较大、Sn元素成功被掺杂,材料表面的氧空位浓度也较大。气敏测试结果表明,Sn-In_(2)O_(3)中空微米棒材料对低浓度Cl2具有较大的灵敏度,理论最低检测限低至0.37×10^(-9)。通过气敏机理分析,其优良的Cl_(2)气敏性能主要归因于材料的中空结构、大的比表面积和丰富的氧空位,这主要来源于MOFs模板法的制备和Sn元素的掺杂。 展开更多

关键词 Sn掺杂 氧化铟 氧空位 氯气 气体传感器

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保护气氛和样品状态对水热法制备Nd_(2)Fe_(14)B磁粉的影响

10

作者 王玲 张敏刚 +1 位作者 朱峰帅 胡季帆 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期7167-7172,共6页

利用水热法,采用Nd(NO_(3))_(3)·6H_(2)O、Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和H_(3)BO_(3)为原料制备了Nd-Fe-B前驱体,再依次通过高温氧化退火,还原-扩散退火成功制备了主相为Nd_(2)Fe_(14)B的磁性粉体。利用X射线衍射(XRD)、振动样品... 利用水热法,采用Nd(NO_(3))_(3)·6H_(2)O、Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O和H_(3)BO_(3)为原料制备了Nd-Fe-B前驱体,再依次通过高温氧化退火,还原-扩散退火成功制备了主相为Nd_(2)Fe_(14)B的磁性粉体。利用X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)、扫描电子显微镜和透射电子显微镜(TEM)等表征手段,对产物的物相组成、磁性能及微观组织结构进行了分析,研究了还原-扩散退火过程中N_(2)、Ar和5%H_(2)/Ar混合气3种不同保护气氛以及片状和粉状两种不同样品状态对产物组成和性能的影响。结果表明,在N2中反应无法合成Nd_(2)Fe_(14)B相,在Ar中虽能成功合成Nd_(2)Fe_(14)B相,但因软磁相和非磁相杂质的存在,磁性能较差。粉状样品也无法在还原-退火过程中合成Nd_(2)Fe_(14)B相。只有片状样品在5%H2/Ar混合气的保护下进行还原-扩散退火,才可以成功合成杂质相少,磁性能高,颗粒尺寸为0.6~2μm,以Nd_(2)Fe_(14)B相为主相的磁粉。 展开更多

关键词 水热法 还原扩散 Nd_(2)Fe_(14)B 矫顽力 片状样品

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旋甩快淬带ErCoSi的各向异性磁热效应

11

作者 张艳 胡季帆 +3 位作者 赵同云 莫兆军 曹博宇 尚颖琦 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期12152-12156,共5页

磁制冷技术的关键在于磁热效应材料的发展。具有各向异性磁热效应的新型磁制冷材料可以用于旋转磁制冷技术而被广泛研究。研究了ErCoSi旋甩快淬带化合物的磁性、磁热效应及磁各向异性。在T_(c)=5.5 K处发生了铁磁(FM)到顺磁(PM)的二级... 磁制冷技术的关键在于磁热效应材料的发展。具有各向异性磁热效应的新型磁制冷材料可以用于旋转磁制冷技术而被广泛研究。研究了ErCoSi旋甩快淬带化合物的磁性、磁热效应及磁各向异性。在T_(c)=5.5 K处发生了铁磁(FM)到顺磁(PM)的二级相变。通过分析5 m/s-ErCoSi快淬带在磁场∥和⊥横截面的两个方向的等温磁化曲线、磁熵变和磁制冷能力可知,在μ0H=0~5 T的磁场变化时,磁场∥和⊥快淬带横截面的最大磁熵变值-ΔS M分别为17.5 J·kg^(-1)k^(-1)和12 J·kg^(-1)k^(-1);制冷能力分别可达230 J·kg^(-1)和120 J·kg^(-1).表明5 m/s-ErCoSi快淬带具有大的磁热效应和明显的磁各向异性,有望实现旋转样品磁制冷技术. 展开更多

关键词 磁热效应 磁制冷材料 磁熵变

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SiO_(2)包覆层对BaTiO_(3)@SiO_(2)复合陶瓷微观结构和储能性能的影响

12

作者 刘嘉辰 吴佳伟 +4 位作者 刘跃明 同阳 马江微 雍辉 胡季帆 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期6153-6159,共7页

为了获得高击穿场强和高能量密度的复合陶瓷材料储能电容器,其难点之一是研究应用于复合陶瓷材料的纳米颗粒的界面和边界层的影响。对表面包覆了不同厚度SiO_(2)的不同尺寸的BaTiO_(3)纳米颗粒经烧结得到的BaTiO_(3)@SiO_(2)复合陶瓷材... 为了获得高击穿场强和高能量密度的复合陶瓷材料储能电容器,其难点之一是研究应用于复合陶瓷材料的纳米颗粒的界面和边界层的影响。对表面包覆了不同厚度SiO_(2)的不同尺寸的BaTiO_(3)纳米颗粒经烧结得到的BaTiO_(3)@SiO_(2)复合陶瓷材料进行微观表征与储能性能对比研究。研究发现,采用SiO_(2)包覆BaTiO_(3)颗粒烧结的方法提高了陶瓷材料的击穿强度和放电能量密度。减小BaTiO_(3)纳米颗粒的尺寸使BaTiO_(3)与SiO_(2)的界面大量增加,这影响了新相的形成并且使晶体结构发生变化。导致使用较大填料颗粒的BaTiO_(3)@SiO_(2)复合陶瓷材料比使用极细填料颗粒的BaTiO_(3)@SiO_(2)复合陶瓷材料具有更致密的金相组织,更高的击穿场强和更高的放电能量密度。 展开更多

关键词 复合材料 表面包覆 击穿场强 能量密度 纳米颗粒界面

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