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文檔簡介
1、<p> 中文3300字,3000單詞,12300英文字符</p><p> 出處:Vizhi R E, Babu D R. A Study on Structural, Optical, Mechanical and Ferroelectric Properties of Tri-Glycine Barium Nitrate Single Crystals[J]. Ferroelectrics L
2、etters Section, 2013, 40(1-3): 1-10.</p><p> 畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯</p><p> 學(xué)院(系): 化工學(xué)院 </p><p> 專 業(yè): 特種能源工程與煙火技術(shù) </p><p>
3、 姓 名: </p><p> 學(xué) 號: </p><p> 外文出處: </p><p> 附 件: 1.外文資料翻譯譯文;2.外文原文。 </p>
4、<p> 注:請將該封面與附件裝訂成冊。</p><p> 附件1:外文資料翻譯譯文</p><p> 三甘氨酸硝酸鋇單晶體的結(jié)構(gòu),光學(xué),機械性能和鐵電性</p><p> RE Vizhi, DR Babu</p><p> 鐵電材料三甘氨酸硝酸鋇單晶體是在水溶液中采用緩慢冷卻技術(shù)受控蒸發(fā)而得到的。反復(fù)重結(jié)晶過程得到
5、高透明度的晶種。高光學(xué)質(zhì)量的晶種已經(jīng)被用來大量制得。這種合成材料的溶解度是以水為溶劑而規(guī)定的。分別在20℃和50℃下測量TGBN的溶解度,發(fā)現(xiàn)該材料具有正溫度系數(shù)的溶解度。用單晶體X射線進行衍射分析這種晶體結(jié)構(gòu),F(xiàn)TIR分析確認(rèn)了有復(fù)雜官能團的存在。這些樣品的維氏硬度是用三豐MH120顯微硬度測試的。測量是在存在各種力的室溫中。</p><p> 關(guān)鍵字:溶液生長,TGBN晶體,鐵電物質(zhì),硬性</p>
6、;<p><b> 1.引言</b></p><p> α氨基甘氨酸與一系列的無機物組成加成產(chǎn)物,尤其是與無機酸。他們中的一些表現(xiàn)出相變,同時伴有有趣的介電和彈性性能。這種晶體家族中最典型的就是包括鮮為人知的甘氨酸加成產(chǎn)物如硫酸三甘氨酸,硒酸三甘氨酸,甘氨酸,亞磷酸甘氨酸等。三甘氨酸硝酸鋇簡稱為TGBN,是這一類別中最新的一個鐵電晶體,由硝酸鋇和甘氨酸組成。鐵電晶體是由不同
7、的基團組成的,通過一些調(diào)查也理解了鐵電體的相變機制。然而,到目前為止,并沒有提供任何詳細(xì)的晶體成長的信息和相關(guān)特性。據(jù)報道,甘氨酸結(jié)合無機材料形成單晶體,但只有很少的人曾報道說它有鐵電性和非線性性質(zhì)。</p><p> 因此本文中,我們通過在實驗室中詳細(xì)研究,提出了鐵電性和非線性隨著生長狀況,結(jié)構(gòu),受熱性和TGBN的顯微硬度變化。</p><p><b> 2.實驗步驟<
8、;/b></p><p> 2.1材料合成及溶解度</p><p> 用三重蒸餾水作為溶劑,溶解3:1高純度甘氨酸[NH2CH2COOH](AR級)和硝酸鋇(Aldrich),就可以合成甘氨酸硝酸鋇。為了得到純凈的材料。TGBN合成鹽在合成之前要多次結(jié)晶,在生成開始前,我們會用帶有磁力攪拌器的一個超低溫恒溫器,在25℃—45℃環(huán)境中進行對TGBN溶解度的研究。溶液要存放于恒定的溫
9、度中,并用磁力攪拌器不斷攪拌,以確保整個溶液都處于恒定的溫度和濃度中,在達到飽和狀態(tài)時,溶液的含量要進行重量分析,并且每個溫度都要重復(fù)進行這個過程,結(jié)果如圖1所示,溶解度曲線的遞增長說明通過緩慢冷卻能培養(yǎng)溶液,但是也能采用溶劑蒸發(fā)的辦法生成。</p><p> 圖1:TGBN的溶解度隨溫度的變化關(guān)系</p><p><b> 2.2 晶體生長</b></p&
10、gt;<p> 在本次調(diào)查中,通過兩種方法生成了干氨基酸硝酸鋇單晶體,即溶劑蒸發(fā)或緩慢冷卻。從結(jié)晶鹽開始,溶液就處在40℃的溶解度,并且在繁殖前榮也要保持在這個溶解度兩天,晶體生長采用的是緩慢冷卻法。一個能夠?qū)囟染_控制到±0.01℃的電子加熱恒溫浴室被用來展示這個過程,適當(dāng)大小的試驗種子被綁在一條尼龍線上,然后沉浸在結(jié)晶鹽的溶液中。在整個生長階段,溫度會以每天0.1℃的速度降低。而溶液從始至終都要以一個恒定
11、的速度被順時針和逆時針攪拌,以確保溶液濃度在生成過程中保持恒定。用緩慢冷卻法的一個典型生長周期為30—35天,而且溶劑蒸發(fā)法則只用7天左右的時間。但是,用溶劑蒸發(fā)法生成的晶體是7*6*2的,緩慢冷卻法生成的晶體是15.7*14.8*9.5的。圖2所示為在實驗中用緩慢冷卻法生成的高透明TGBN晶體。</p><p> 圖2:TGBN的晶體生長</p><p><b> 2.3
12、特征描述</b></p><p> 生成TGBN晶體的細(xì)粉末被用來做X射線衍射分析的粉末,用來確認(rèn)結(jié)晶質(zhì)量,并且用每分鐘掃描速度為2°的1.5418A((CuKα)強烈射線的一臺Rich Seifort(model2002)X射線衍射儀來識別晶格參數(shù)。官能團是采用紅外光譜分析法,在Avatar33.紅外光譜儀中通過KBr壓片法而確定的。TGBN晶體的FTIR透射光譜的記錄范圍為400—40
13、00cm-1。晶體的光學(xué)性能在190—1100mm的范圍內(nèi)用HITACHIUV—2800UV—Vis紫外可見光光度檢測出來的。樣品的維氏硬度是采用Mitutoyo MH 120顯微硬度計計算的。測量是在受各種因素影響的室溫下進行的,為確保非線性特征,對TGBN晶體進行了Kurtz powder SHG測試。P-E之后研究使用鐵電回線示蹤(輻射技術(shù),美國)完成。</p><p><b> 3 結(jié)論與討論
14、</b></p><p> 生成警惕的結(jié)構(gòu)通過單晶XRD分析,用SHELXL程序中的全矩陣最小二乘法直接求解。計算晶體參數(shù)列于表1中:</p><p> 從圖3的XRD研究中,我們可以確認(rèn)結(jié)晶質(zhì)量。這可以通過XRD的分析。TGBN晶體屬于正交結(jié)構(gòu),觀察得出,生成晶體的結(jié)構(gòu)如圖4所示。官能團均用紅外光譜分析證實。圖5所示為TGBN的紅外光譜。從圖中可以發(fā)現(xiàn),N-H和C-H分別
15、在3433.93處和2850.40處。C-N的伸縮振動在2423.1cm-1處。通過在815.99cm的吸收最高點被證實。另外在1350.96和2813.61的最高點分別歸于醋酸根離子和CH2組。使用HITACHI UV-2800 UV–Vis分光光度計在190至1100范圍測量TGBN結(jié)晶的透明度。透明度和波長的劃分在圖6中表示。我們知道結(jié)晶在所有可見光的范圍內(nèi)有優(yōu)越的傳播能力而且切斷波長的下限約為280nm??梢姺秶鷥?nèi)的透射窗使第二
16、諧振頻率的Nd:YAG激光能夠良好的光學(xué)傳播。</p><p> 圖3:TGBN的RDX圖</p><p> 圖4:TGBN的典型形態(tài)</p><p> 對TGBN晶體的力學(xué)特征的研究是在室溫下采用顯微硬度測試,透明的TGBN晶體,無裂紋,擁有平整光滑的平面,體積大約為7*6*2,被選用做靜態(tài)壓痕試驗。晶體中被選擇的那一面,在用依附在一臺入射光顯微鏡上的金字塔
17、維氏硬度計壓頭,以每10秒為一個停延時間,用10-100g不同負(fù)重時會產(chǎn)生輕微的縮進??s進的痕跡大致成方形,這個痕跡的形狀即結(jié)構(gòu),面與物質(zhì)互相依賴。這兩條對角線的長度已經(jīng)由卸載后連續(xù)到顯微鏡目鏡上的千分尺測量出來了。</p><p> 圖5:TGBN的紅外光譜</p><p> 圖6:TGBN的UV-VIS-NIR光譜</p><p> 圖7:維氏硬度(HV
18、)情節(jié)與負(fù)載(P)的TGBN</p><p> 對于這種特定的負(fù)重,至少有三個明確的痕跡已經(jīng)認(rèn)定并且計算出平均值(如圖8所示):</p><p> 圖8:TGBN的加工硬化系數(shù)</p><p> 從這張圖可以清楚地看到,顯微硬度值隨著無痕負(fù)載的增長而增加。維氏硬度值的計算使用的是標(biāo)準(zhǔn)公式</p><p> Vickersmicroha
19、rdnessHv = 1.8544P/d2 kgmm?2 (1)</p><p> P-接受的負(fù)荷 d-壓痕的對角線的長度</p><p> 當(dāng)負(fù)荷超過100g時,標(biāo)記的壓痕周圍開始出現(xiàn)破裂。(圖8)。邁耶定律,對負(fù)荷和壓痕的尺寸間關(guān)系給出了明確的表達。</p><p> K1是材料的常量,n是邁耶指數(shù),其他的符號表示它們通常的含義。</p>&
20、lt;p> P = k1dn (2)</p><p> logP的圖像違反logd最小的方塊的圖像直線圖,很好的對應(yīng)了邁耶定律。n的價值在于通過找到圖像的斜率</p><p> 通過圖8可以觀察到Hv的增加伴隨著負(fù)荷的增加。通過結(jié)合1和2,
21、我們得到公式3 </p><p> Hv = 1.8544k1dn?2 (3)</p><p> 以上明確的說明當(dāng)n>2的時候,Hv會隨著P的增加而增加,相同的,當(dāng)n<2的時候會減小。這很好的與實驗的數(shù)據(jù)相一致并且因此證明普通的壓痕尺寸效應(yīng)。根據(jù)Onitsch和Hanneman的
22、研究成果,較硬的材料n的數(shù)值應(yīng)該在1到1.6之間而較軟的材料n的數(shù)值要高于1.6.因此,TGBN屬于一種軟的材料種類。</p><p> 圖9:TGBN晶體的各向異性</p><p> 為了研究晶體的各項異性,我們繪制了作為在 25g負(fù)荷內(nèi)超過0°-300°的晶體取向的這么一項功能上的HV變化。從晶體取向和發(fā)現(xiàn)的周期變化可知壓痕的形狀沒有失真。在定位上最大值和最小值
23、重復(fù)著90°的變化。已觀測到的顯微鏡硬度最高值分別在120°,240°和300°的方位,上述結(jié)果表明了TGBN晶體的顯微硬度各向異性行為。我們觀察到的硬度與負(fù)荷的變化在晶體結(jié)構(gòu)中起著重要的作用。因此,硬度變化取決于硬度計相對于晶體方位的改變。</p><p> 圖10:TGBN磁滯現(xiàn)象的研究曲線</p><p> 圖11:TGBN晶體在切割表面的
24、AFM圖像</p><p> TGBN晶體的粉末倍頻測量使用了Kurtz和Perry技術(shù)。Nd:YAG激光光束的波長為1064nm的輸入能量與KPP用來給目前的工作作為參考資料。粉末樣品緊密地放置在毛細(xì)管。激光直接射在樣品上。第二天諧波信號由廣電倍增管檢測顯示在示波器上,一束從樣品發(fā)射出來的明亮的綠色閃光被看做輸出。</p><p> 鐵電材料的一個最典型、最重要的特征是通過電廠極化反
25、轉(zhuǎn)(或開關(guān))??捎^測到的極化材料的自然狀態(tài)就是一個多疇狀態(tài)電場的應(yīng)用將會減少(陶瓷)或完全除去(晶體)疇壁,在鐵電材料中,疇壁的轉(zhuǎn)換引發(fā)的一個后果就是鐵電滯后關(guān)于鐵電材料的疇壁轉(zhuǎn)換有一個推論是鐵電磁滯環(huán)的發(fā)生。這個樣本被從30℃加熱到100℃。圖7、9可以觀察到TGBN樣本產(chǎn)生自發(fā)偏振的條件是0.15μm/cm²。研究得出7.9kV/cm可以產(chǎn)生矯頑磁場。碎片樣本經(jīng)過頻率為160Hz的電場。X軸表示接受的電場強度,Y軸表示偏振
26、水平。該樣本順著TGBN晶體平面開裂。新破裂的表面可以在接觸模式AFM操作中被觀察到。圖11展示了TGBN晶體在切割表面的AFM圖像。</p><p><b> 4.結(jié)論</b></p><p> 根據(jù)上述結(jié)果,可以得出以下結(jié)論:</p><p> 我們可以生成TGBN高質(zhì)量單晶體,也已發(fā)現(xiàn)了晶格參數(shù)。在形態(tài)學(xué)研究中,TGBN屬于交晶系晶
27、體結(jié)構(gòu)。樣品的功能頻率也由紅外光譜證實。</p><p> 非線性光學(xué)性質(zhì)通過Kurtz power SHG技術(shù),由綠色頻率的輻射證實。當(dāng)所載負(fù)荷從10—100g變化時,硬度也隨負(fù)荷的增加而增加,這時維氏硬度值位于47—54.5kg/mm。這種類型的Hv變化可以由Meger關(guān)系解釋。Meger的指標(biāo)值為2.2,這表明TGBN屬于軟物質(zhì)范疇。</p><p> 硬度的各項異性與在負(fù)重25
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