(材料)综合物性测量系统
海藻酸钠离子凝胶法制备直通孔氧化铝多孔陶瓷
海藻酸钠离子凝胶法制备直通孔氧化铝多孔陶瓷孙阳;薛伟江;孙加林;周国治;黄勇【摘要】利用海藻酸钠的离子凝胶过程,采用溶剂置换结合冷冻干燥的工艺,成功制备了具有高度有序六方排列的直通孔多孔氧化铝陶瓷,整个工艺过程及所使用的原料都是环境友好的。
研究结果表明,1500℃烧结2 h样品的孔径尺寸在200μm左右,且与固相含量的关系不大,而孔壁上存在0.3μm~0.5μm的小孔。
通过控制浆料中氧化铝的固相含量可以对材料的性能进行有效地调控,研究表明,随着固相含量从5wt%提高到15wt%,材料的密度从0.87 g/cm3提高到1.16 g/cm3,渗透率从2.57×10-11m2下降到2.16×10-11m2,而抗压强度从(18.9±3.2) MPa提高到(44.2±5.4) MPa,平行孔道方向的热导率从2.1 W/(m·K)提高到3.1 W/(m·K),而垂直孔道方向的热导率从1.3 W/(m•K)提高到1.7 W/(m·K),并且平行孔道方向热导率的增加幅度要明显大于垂直孔道方向。
%Alumina ceramic bodies with high porosity characterized by highly ordered and unidirectional oriented pores were successfully fabricated using the ionotropic process of sodium alginate by solvent exchange subsequently with freeze-drying. It is important to point out that the whole process and raw materials are eco-fr iendly. The average unidirectional pore size of samples sintered at 1500℃ for 2 h is 200μm with minor porosity in the pore walls with average pore size of 0.3-0.5μm. The properties of samples can be adjusted by controlling the solid loading in slurry. As the solid loading increasing from 5wt% to15wt%, the density and compressive strength increased from 0.87 g/cm3 to 1.16 g/cm3 and from (18.9±3.2) MPa to (44.2±5.4) MPa, respectively with permeability de-creasing from 2.57×10-11m2 to 2.16×10-11m2. Inaddition, with the solid loading increasing from 5wt% to 15wt%, the conductivity of the direction parallel and perpendicular to the unidirectional pores increased from 2.1 W/(m·K) to 3.1 W/(m·K) and from 1.3 W/(m·K) to 1.7 W/(m·K), respectively.【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P877-881)【关键词】直通孔氧化铝多孔陶瓷;渗透率;热导率;离子凝胶【作者】孙阳;薛伟江;孙加林;周国治;黄勇【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083; 清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，材料科学与工程学院，北京 100084;清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，材料科学与工程学院，北京 100084;北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083;清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，材料科学与工程学院，北京 100084【正文语种】中文【中图分类】TQ174多孔陶瓷的发展始于19世纪70年代,最初用作铀提纯材料和细菌过滤材料[1]。
多功能物性测量系统介绍-操作-热容
使用He－3时的硬件连接
He－3测量
加热器 He-3温度 计
比热测量程序的编写
Field Calibrate New Addenda New Datafile Puck Calibration Pass 1 Puck Calibration Pass 2 Sample HC Switch Addenda LogPpmsData 测量背底信号
编写测量程序
样品台温度计磁场修正 设定新的数据文件 样品架温度计电阻值标定 样品架加热器电阻值标定 测量样品比热 使用相应背底信号文件 记录PPMS的硬件参数
He－3测量
Active Options: Heat Capacity
使用He－3时的软件
Option Manager Available Options: AC Transport ACMS Low Field Resistivity Thermal Transport Torque Magnetometer Activate -->> <<--Deactivate Connection Diagrams Close
普通测量
使用PPMS测量比热 不使用He－3制冷机 1.8 K ～ 400 K
内
容
硬件及其连线 软件及其使用 样品安装 背底（Platform＋Grease）热容量测量 样品热容量测量
不使用He－3时的硬件连接
普通测量
加热 器 温度 计
多功能物性测量系统介绍-操作-热容
使用He－3时的硬件连接
He－3测量
加热器 He-3温度 计
0.40 K ～ 350 K
Helium-3 Refrigerator
He－3
He－3
Helium-3 System
He－3
使用He－3时的软件
Option Manager Available Options: AC Transport ACMS Helium3 Low Field Resistivity Thermal Transport Torque Magnetometer Activate -->> <<--Deactivate Connection Diagrams Close
普通测量
温升设定
点击查看数据文件
样品架定标文件
目前使用的 背底文件
不使用He－3时的背底测量
• 测量背底
普通测量
温升设定
温度范围
温度间隔 重复次数
取点方式
不使用He－3时的背底测量
• 测量过程显示界面
普通测量
不使用He－3时的背底测量
• 不同磁场下的背底测量 两种方法
普通测量
1. 首先手动设定磁场，再采用前面的过 程测量背底； 2. 使用程序设定磁场，进行背底测量。
普通测量
使用PPMS测量比热 不使用He－3制冷机 1.8 K ～ 400 K
内
容
硬件及其连线 软件及其使用 样品安装 背底（Platform＋Grease）热容量测量 样品热容量测量
球差校正透射电镜技术探究SrTiO3
第 62 卷第 5 期2023 年9 月Vol.62 No.5Sept.2023中山大学学报（自然科学版）（中英文）ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI球差校正透射电镜技术探究SrTiO3/SrTiO3 同质薄膜导电起源*宋海利1，黄荣21. 中山大学化学学院/生物无机与合成化学教育部重点实验室，广东广州 5100062. 华东师范大学物理与电子科学学院 / 极化材料与器件教育部重点实验室，上海 200062摘要：通过脉冲激光沉积方法沿着SrTiO3 衬底（001）方向生长了SrTiO3/SrTiO3（001）同质外延薄膜，薄膜退火前为导电状态，在氧气气氛中退火后变为绝缘态。
运用环形高角暗场像、环形明场像和能量损失谱等多种先进的球差校正透射电镜技术，从原子尺度分析薄膜表面和界面处的原子占位、电子结构以及氧空位等。
研究发现，退火前薄膜表面存在TiOx（1<x<2）重构层，退火后重构层仍然存在，但Ti的价态有所升高。
同时，通过原子分辨率的能量损失谱分析对比了退火前后Ti和O的价态变化，发现：退火前薄膜表面和界面附近存在氧空位，薄膜表面的氧空位更多，退火后氧空位消失。
因此，对于SrTiO3/SrTiO3同质薄膜来说，薄膜导电的起源主要为薄膜表面和界面附近氧空位的共同作用。
关键词：钙钛矿氧化物；球差校正透射电镜；电子能量损失谱；氧空位中图分类号：O73；O766 文献标志码：A 文章编号：2097 - 0137（2023）05 - 0101 - 06Exploring the conductive origin of SrTiO3/ SrTiO3homogeneous films byspherical aberration-corrected transmission electron microscopySONG Haili1， HUANG Rong21. School of Chemistry， Sun Yat-sen University/Key Laboratory of Bioinorganic and SyntheticChemistry of Ministry of Education， Guangzhou 510006， China2. School of Physics and Electronic Science， East China Normal University / Key Laboratory of PolarMaterials and Devices， Ministry of Education，Shanghai 200062， ChinaAbstract：A SrTiO3 /SrTiO3homogeneous epitaxial film was grown along the SrTiO3substrate （001）by PLD method. The film was conductive before annealing， and became insulating states after anneal‐ing. A variety of advanced spherical aberration-corrected transmission microscopy techniques like annu‐lar high-angle darkfield image，annular brightfield image and atomic-resolution energy loss spectro‐scope （EELS） was used to explore the atomic occupancy， electronic structure and oxygen vacancies in the film. A TiOx (1<x<2) reconstruction layer was found on the surface of the film. And the valence state of Ti in the reconstruction layer increases slightly after annealing. According to EELS analysis，oxygen vacancies existed in the whole film including the surface and interface before annealing， anddisappeared after annealing. Therefore， for non-polar films SrTiO3/SrTiO3， oxygen vacancies near thefilm surface and interface maybe the origin of electrical conduction.Key words：perovskite oxides； spherical aberration-corrected transmission electron microscope；energy loss spectroscope； oxygen vacancyDOI：10.13471/ki.acta.snus.2023B021*收稿日期：2023 − 05 − 10 录用日期：2023 − 05 − 23 网络首发日期：2023 − 06 − 30基金项目：广东省基础与应用基础研究基金（2020A1515110178）作者简介：宋海利（1989年生），女；研究方向：功能纳米材料微结构；E-mail：*****************第 62 卷中山大学学报（自然科学版）（中英文）2004年，Ohtomo 和Hwang （2004）在（100）面的SrTiO 3（STO）衬底上外延生长出高质量LaAlO 3（LAO ）薄膜，并发现在n 型界面（LaO ）+/（TiO 2）0处形成了高迁移率的二维电子气（2DEG ，two-dimen ‐sional electron gas ）。
石棉材料的物性测试与分析
石棉的热学性质
导热系数：石棉的导热系数较高， 具有良好的导热性能
热膨胀系数：石棉的热膨胀系数较 小，具有良好的热稳定性
添加标题
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比热容：石棉的比热容较大，具有 较高的热稳定性
热传导率：石棉的热传导率较高， 具有良好的导热性能
石棉材料的化学性质
石棉的化学组成
主要成分：硅酸盐矿物，如蛇纹石、 角闪石等
石棉材料的耐高温、 耐腐蚀、耐磨损等优 良性能使其成为航空 航天领域不可或缺的 材料之一。
石棉材料在航空航天 领域的应用包括但不 限于隔热、密封、绝 缘、减震等。
随着科技的发展，石 棉材料的替代品逐渐 出现，但在某些特殊 领域，石棉材料仍然 具有不可替代的地位。
其他领域的应用
建筑行业：用于 防火、保温、隔 音等
石棉材料的物性测试与分析
汇报人：
石棉材料的物理性质 石棉材料的化学性质 石棉材料的力学性质 石棉材料的测试方法 石棉材料的应用领域
石棉材料的物理性质
石棉的外观与结构
外观：白色、灰色或 棕色的纤维状物质
结构：由细长的纤维 组成，纤维直径通常 在0.5-10微米之间
纤维形态：直形、弯 曲形、波浪形等
注意事项：避免样品污染、 确保样品完整性、遵守安全
规定等
石棉材料的测试标准
测试目的： 确定石棉 材料的物 理、化学 和机械性 能
测试项目： 密度、硬 度、耐磨 性、耐热 性、耐腐 蚀性等
测试方法： 参照相关 国家标准 或行业标 准进行测 试
测试设备： 根据测试 项目选择 相应的测 试仪器和 设备
测试环境： 确保测试 环境符合 标准要求， 避免外界 因素影响 测试结果
PPMS测试系统原理介绍-已发布论坛
材料综合物性综合测量系统（PPMS）原理及应用王立锦编北京科技大学材料学院实验测试中心2007年6月材料综合物性综合测量系统（PPMS）原理及应用美国Quantum Design 公司的产品PPMS( Physics Property Measurement System) 是在低温和强磁场的背景下测量材料的直流磁化强度和交流磁化率、直流电阻、交流输运性质、比热和热传导、扭矩磁化率等综合测量系统。
北京科技大学材料学院与美国Quantum Design 公司在北京科技大学材料学院实验中心联合成立了PPMS材料综合物性测量研究实验室，安装了PPMS-9综合物性测量系统、HH-15振动样品磁强计、材料磁电阻效应、霍尔效应及磁致伸缩效应测量仪等仪器，现已全面对学生教学和科研测试开放。
一、实验目的1、了解PPMS-9综合物性测量系统的结构、组成、测量原理及应用范围；2、熟悉PPMS-9仪器开关机步骤及更换样品、测量附件的方法；3、熟悉PPMS-9仪器软件控制程序及参数设置方法；二、PPMS仪器测量原理和方法PPMS是Quantum Design 公司在成功推出MPMS1之后，于20 世纪90 年代中期推出的又一款产品。
一个完整的PPMS 系统也是由一个基系统和各种选件两个部分构成，根据内部集成的超导磁体的大小基系统分为7 特斯拉、9 特斯拉、14 特斯拉和16 特斯拉系统。
但与MPMS 专注于磁测量不同，PPMS 在基系统搭建的温度和磁场平台上，利用各种选件进行磁测量、电输运测量、热学参数测量和热电输运测量。
基系统主要包括软件操作系统，温控系统，磁场控制系统，样品操作系统和气体控制系统。
下面结合各种选件对PPMS 的测量原理和方法加以说明。
1.交直流磁化率选件该选件是研究各种材料在低温下磁行为的主要设备之一，包括探杆、样品杆、伺服电机、电子控制部分、精密电源和软件部分(集成于系统软件) 。
可以在同一程序中对一个样品先后进行交流磁化率和直流磁化强度的测量而不需要对样品进行任何调。
PPMS测试系统原理及介绍---已发布论坛
材料综合物性综合测量系统（PPMS）原理及应用王立锦编北京科技大学材料学院实验测试中心2007年6月材料综合物性综合测量系统（PPMS）原理及应用美国Quantum Design 公司的产品PPMS( Physics Property Measurement System) 是在低温和强磁场的背景下测量材料的直流磁化强度和交流磁化率、直流电阻、交流输运性质、比热和热传导、扭矩磁化率等综合测量系统。
北京科技大学材料学院与美国Quantum Design 公司在北京科技大学材料学院实验中心联合成立了PPMS材料综合物性测量研究实验室，安装了PPMS-9综合物性测量系统、HH-15振动样品磁强计、材料磁电阻效应、霍尔效应及磁致伸缩效应测量仪等仪器，现已全面对学生教学和科研测试开放。
一、实验目的1、了解PPMS-9综合物性测量系统的结构、组成、测量原理及应用范围；2、熟悉PPMS-9仪器开关机步骤及更换样品、测量附件的方法；3、熟悉PPMS-9仪器软件控制程序及参数设置方法；二、PPMS仪器测量原理和方法PPMS是Quantum Design 公司在成功推出MPMS1之后，于20 世纪90 年代中期推出的又一款产品。
一个完整的PPMS 系统也是由一个基系统和各种选件两个部分构成，根据内部集成的超导磁体的大小基系统分为7 特斯拉、9 特斯拉、14 特斯拉和16 特斯拉系统。
但与MPMS 专注于磁测量不同，PPMS 在基系统搭建的温度和磁场平台上，利用各种选件进行磁测量、电输运测量、热学参数测量和热电输运测量。
基系统主要包括软件操作系统，温控系统，磁场控制系统，样品操作系统和气体控制系统。
下面结合各种选件对PPMS 的测量原理和方法加以说明。
1.交直流磁化率选件该选件是研究各种材料在低温下磁行为的主要设备之一，包括探杆、样品杆、伺服电机、电子控制部分、精密电源和软件部分(集成于系统软件) 。
可以在同一程序中对一个样品先后进行交流磁化率和直流磁化强度的测量而不需要对样品进行任何调。
雷诺数对大气边界层的应用和对大气边界层特性的影响.doc
现如今，人们越来越多的意识到大气边界层与人们的生活息息相关，雾霾天气，环境污染的扩散，气象天气的预报，这需要知道大气边界层的层流，湍流状态和人气边界层的运动情况。
层流和湍流的转捩取决于临界雷诺数的人小。
雷诺数是特征惯性力与特征粘性力的比例系数。
当粘性力可以忽略吋，称为大雷诺数。
木文首先研究了流体的性质，从粘性流体中引出了辰流和湍流现象，并说明了临界雷诺数对层流到湍流的影响，大气边界层也区分为层流边界层和湍流边界层，利用纳维一斯托克斯方程对大气边界层进行数值推导分析。
本文重点介绍了雷诺数对大气边界层的应用和对大气边界层特性的影响。
关键词：大雷诺数，大气边界层，层流，湍流，临界雷诺数。
绪论1.1流体的性质流体力学在生活中冇许多重要的应用，例如在气象学，人体的呼吸过程，循环工程，生物工程，环境工程，机械工程的基础。
下面就先介绍一下它的基本性质和模型。
在人们的H常生活屮，经常会遇到各种各样的流体，人们要掌握这些流体的运动规律和流体在运动过程中对其他物体产生什么作用，在力学中又分为理论力学、流体力学、量子力学、热力学、其中理论力学中的质点力学是把所冇的物体都当成-个质点来处理，进一步解决力学问题，然而流体力学，它是将流体当成连续介质来处理，要求宏观上足够大，微观上足够小，进而来研究流体的运动以及流体与流体间的作用。
在我们最幵始接触物理时，物理老师告诉我们，物体，包含固体、气体和液体。
但是学过流体力学之后，我们知道了物质还冇流体，从流体力学中，我们知道流体包括后面二者。
流体屮具冇一些别的物质所没冇的性质：黏性，可压缩性和流动性。
当受剪切应力的流体层之间相对流动吋，这便是由于流体的流动性这种特性。
当流层之间有相对运动时，流体会阻碍层之间的流体的相对流动，相对快速的流动层对相对缓慢的层产生牵d力，相对快速的流动层缓慢的移动，移动速度相对缓慢流层,最终使流体层之问运动消失。
顾名思义，这就是流体的黏性。
由于液体或其他因素之间的碰撞过程屮流体的运动异致的流体的体积的变化，这将进一步使流体的可压缩性发生差异。
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中国科学院物理研究所磁学 实验室
5
PPMS-9
哈尔滨工业大学凝聚态科技 中心
13
PPMS-14
中国科学院物理研究所极端 条件实验室#1
6
天津大学物理系分析测试中 PPMS-9 心
中国科学院物理研究所超导 14 PPMS-9 实验室#1
7
PPMS-9 中国科学院固体物理研究所
中国科学院上海硅酸盐研究 15 PPMS-9 所
PPMS的基系统
软件系统
控制台 真空泵
PPMS Probe
各种PPMS 选件
ACMS 传动装置 杜瓦—低温强磁场测量环境
PPMS Probe (样品室剖面图）
真空层 冷却环层 样品操作杆 样品托(多种) 密封样品腔 带12针脚的底部插座
各种PPMS 选件
ACMS 传动装置
样品托 Puck
● 与MPMS 专注于磁测量不同，PPMS 在基系统搭建的温度和磁场平 台上，利用各种选件进行磁测量、电输运测量、热学参数测量和热电 输运测量。
● PPMS集热、电、磁、光等多种物性测量能力于一身，在保证测量精 度的同时，极大地减少了设计实验的繁琐、节省了成本，是现代测量 仪器的一次革命。
● 独特的软硬件设计使得实验过程高度自动化，最大程度减少人为干 扰因素，全自动测量、分析、处理高精度的实验数据；实验数据可靠， 重复性好。
交大的PPMS配有以下选件：
1、振动样品磁强计（VSM）
2、AC磁化率和DC磁化强度（ACMS）
3、VSM专用超低磁场选件（用于退磁获得0.1 高斯低场）
4、DC Resistivity
5、AC 电输运测量（ACT)
6、样品水平旋转杆（测量电输运和磁性质的 各向异性
7、多功能样品杆（可引入光纤和用户的电子 线路
温度范围： 1.9 K – 400 K 温度扫描速率： 0.01 ~ 8 K/min 温度稳定性： ±0.2% T<10 K
±0.02% T>10 K
温度计：可使用基系统内置、选件内置或 用户自制
个数： 3(1-铂金，2-Cernox) 位置： 样品腔底部2个，上部1个 温度控制模式：快速模式 、非过冲模式 、
二、PPMS的系统构成
基系统
PPMS系 统的构成
用户根据自己的 需要选择一个基 系统和多个功能 选件进行自助式 配置。
各种 功能 选件
1、软件操作系统 2、温度控制系统
3、磁场控制系统 4、样品操作系统
5、气体控制系统
硬件包括：普通杜瓦、液氦传输管、真空泵、 计算机、系统整体控制中心Model 6000（信 号控制中心）、7100（交流电源、旋转马达、 伺服马达）等
8 PPMS-9 浙江大学分析测试中心
16 PPMS-9 国家纳米中心
17 PPMS-9
燕山大学亚稳材料国家重 点实验室
18
PPMS14
19
PPMS14
20 PPMS-9
21 PPMS-9
人民大学物理系
吉林大学无机合成与制备 化学国家重点实验室 中国科学院宁波材料科学 与工程研究所 清华大学材料学院
1
PPMS-9
北京大学介观物理国家重点 实验室
9
PPMS-9
复旦大学表面物理国家重点 实验室
2
PPMS-9
南京大学固体微结构国家重 点实验室
10 PPMS-9 西南交通大学超导中心
3 PPMS-9 上海大学物理系 4 PPMS-9 华中科技大学物理系
11 PPMS-9 中国科学院物质结构研究所
12
PPMS14
零场测量(ZFC、低矫顽力)
交流电阻率 直流电阻 微分电阻
磁电阻、霍尔系数 伏安特性、临界电流
比热、热容量、磁熵
AC电阻率、热导率、塞贝克系数、热品质因数
光电、铁电、介电、热膨胀、磁致伸缩等
形貌
SPM
原子力、磁力、霍尔、共聚焦、拉曼
至验今室超，Q过中u国8a0大0n陆台t地uM区mPPMPDSMe和S用s5i户0g0名n台单—P如P顶下MS级：遍科布学所有家世的界伙一伴流相关实
(材料)综合物性测量系统
Physical Property Measurement System（PPMS )
一、PPMS 概述
● 美国Quantum Design公司自1982年推出SQUID（超导量子干涉仪 或超导量子磁强计、MPMS)之后，于20 世纪90 年代推出了PPMS 系 统。
(超导量子干涉仪 ( Superconducting Quantum Interference Device )， 是一种灵敏度极高的磁测量仪 ，可用以探测极小磁场 ；其工作原理 是利用包含约瑟夫森截面 ( Josephson junction )的超导线圈，在磁 场下可用以探测磁通量量子 ( magnetic flux quantum )的性质而制成。
杜瓦—低温强磁场测量环境
PPMS基系统的核心—创造低温强磁场环境的PPMS Probe
杜瓦剖面图
1、杜瓦结构及气体、温度控制
样
控
品
温
室
杜 瓦
充气阀
清洗阀
控温流量阀
杜瓦结构 及气体、 温度控制
2、PPMS精确的温度控制
• 液氦通道双流阻专利技术 4.2 K以下无限时稳定控温
• 多温度计监测腔内温度梯度 • 平稳跨越4.2 K液氦相变点
22 PPMS-9 东南大学物理系
23 PPMS-MS-9
中国科技大学物理系
武汉大学物理学院
武汉理工大学材料复合新 技术国家重点实验室
中国科学院物理研究所极 端条件实验室#2
27 PPMS-9 中国科学院物理研究所 超导实验室#2
28 PPMS-9 河北师范大学物理系 29 PPMS-9 华东师范大学电子系 30 PPMS-9 华南理工大学材料学院
● 各种测量之间的切换快速、简单，真正实现了测量大平台的概念。
● 可全年365天全天24小时运转
PPMS能测量的物理性质
PPMS选 件
物理性质
ACMS
交/直流磁学性质
磁学
VSM 磁扭矩
直流磁学性质 磁各向异性
电学 热学 其他
超低场 交流电输运 直流电输运 高级电输运
比热 热输运 多功能样品杆 +第三方设备
31 PPMS-9 中国科学院微系统研究 所信息功能材料国家重 点实验室
32 PPMS- 中国科学院强磁场科学
16
中心
33 PPMS- 吉林大学超硬材料国家
16
重点实验室
34 PPMS-9 国家质检总局
35 PPMS-9 中科院电工研究所
36 PPMS- 华中科技大学国家脉冲
16
强磁场中心
上海交大的PPMS 型号：PPMS-9T(EC-II)