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高温隐形材料SiBN陶瓷

陆爱江

高温隐形材料SiBN陶瓷

陆爱江
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  • 已有的实验结果表明, 硅硼氮陶瓷材料具有非晶态的微观结构, 并且可在六方相氮化硅 (-Si3N4) 的基础上得到较好理论模型. 本文通过同样方法建立硅硼氮陶瓷材料的理论模型, 并在此基础上进行分子动力学与密度泛函理论结合的计算研究, 得到其高温下光学性质的显著变化. 与氮化硅 (Si3N4) 的光学性质比较分析后发现, 低温下SiBN陶瓷对可见光甚至紫外及高频光吸收显著, 而高温下呈现对微米波的较好吸收和其他波段小于0.3的吸收系数; 低温下SiBN陶瓷的反射系数全波段接近0.1, 而高温下其反射系数可小至1%; 单晶Si3N4的光学性质则随温度升高几乎不发生变化. 这一结果表明SiBN陶瓷作为高温激光隐形材料的可能, 也为非晶材料光电应用指出一个新的方向.
    • 基金项目: 国家自然科学基金 (批准号: 11204030) 资助的课题.
    [1]

    Schon J C, Hannemann A, Sethi G, Pentin I V, Jansen M 2011 Process. Appl. Ceramics. 5 49

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    Hannemann A, Schon J C, Jansen M 2004 Phys. Rev. B 70 144201

    [3]

    Hannemann A, Schon J C, Jansen M, Sibani P 2005 J. Phys. Chem. B 109 11770

    [4]

    Tang Y, Wang J, Li X, Xie Z, Wang H, Li W, Wang X 2010 Chem. Eur. J 16 6458

    [5]

    Jansen M, Schon J C, van Wullen L 2006 Angew. Chem. Int. Ed. 45 4244

    [6]

    Hannemann A, Schon J C, Oligschleger C, Jansen M 1999 Proceedings of DGK-workshop on ‘Struktur und Eigenschaften Nichtkristalliner Materialien’, Wolfersdorf, September, 1999

    [7]

    Schon J C, Hannemann A, Sethi G, Jansen M, Salamon P, Frost R, Kjeldgaard L 2002 Proc. XXIII Workshop on Structure and Kinetics of Nucleation and Crystallization in Non-crystalline Materials Jena, September 2002

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    Wang W Q, Yuan Z, Xu S F, Wang Y S, Zhang L G 2008 Acta Phys. Sin. 57 6540 (in Chinese) [王文全, 袁洲, 徐世峰, 王岩松, 张立功 2008 物理学报 57 6540]

    [9]

    Hannemann A, Schon J C, Jansen M 2005 J. Mater. Chem. 15 1167

    [10]

    Schmidt H J 1988 J. Non-Cryst. Solids 100 51

    [11]

    Flory P J 1941 J. Am. Chem. Soc. 63 3083

    [12]

    Liao N, Xue W, Zhang M 2012 Modelling Simul. Mater. Sci. Eng. 20 035009

    [13]

    Kroll P, Hoffmann R 1998 Angew. Chem. Int. Ed. 37 2527

    [14]

    Verlet L 1967 Phys. Rev. 159 98

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    Sanchez-Portal D, Ordejon P, Artacho E, Soler J M 1997 Int. J. Quantum. Chem. 65 453

    [16]

    Sanchez-Portal D, Ordejon P, Canadell E 2004 Structure and Bonding 113 103

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    Ordejon P, Drabold D A, Grumbach M P, Martin R M 1993 Phys. Rev. B 48 14646

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    Yun J N, Zhang Z Y 2009 Chin. Phys. B 18 2945

    [21]

    Yang Z J, Guo Y D, Li J, Liu J C, Dai W, Cheng X L, Yang X D 2010 Chin. Phys. B 19 077102

  • [1]

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    [2]

    Hannemann A, Schon J C, Jansen M 2004 Phys. Rev. B 70 144201

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    Hannemann A, Schon J C, Jansen M, Sibani P 2005 J. Phys. Chem. B 109 11770

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    [19]

    Zhang F C, Zhang Z Y, Zhang W H, Yan J F, Yong J N 2009 Chin. Phys. B 18 2508

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-05-17
  • 修回日期:  2013-08-12
  • 刊出日期:  2013-11-05

高温隐形材料SiBN陶瓷

  • 1. 上海东华大学, 理学院物理系, 上海 201620
    基金项目: 

    国家自然科学基金 (批准号: 11204030) 资助的课题.

摘要: 已有的实验结果表明, 硅硼氮陶瓷材料具有非晶态的微观结构, 并且可在六方相氮化硅 (-Si3N4) 的基础上得到较好理论模型. 本文通过同样方法建立硅硼氮陶瓷材料的理论模型, 并在此基础上进行分子动力学与密度泛函理论结合的计算研究, 得到其高温下光学性质的显著变化. 与氮化硅 (Si3N4) 的光学性质比较分析后发现, 低温下SiBN陶瓷对可见光甚至紫外及高频光吸收显著, 而高温下呈现对微米波的较好吸收和其他波段小于0.3的吸收系数; 低温下SiBN陶瓷的反射系数全波段接近0.1, 而高温下其反射系数可小至1%; 单晶Si3N4的光学性质则随温度升高几乎不发生变化. 这一结果表明SiBN陶瓷作为高温激光隐形材料的可能, 也为非晶材料光电应用指出一个新的方向.

English Abstract

参考文献 (21)

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