探索Bi2O3-SiO2系统高温熔体结构的各向异性

Bi2O3-SiO2(BSO)是一类具有光电、电导、声光、压电、铁电等多种功能的材料成分系统。研究发现，高温过程对晶体性能至关重要，但该系统熔体结构异常复杂，存在各向异性。本项目探索Bi2O3-SiO2系统高温熔体结构的各向异性。（1）研究该系统熔体在不同高温区间的结构状态和升温、冷却规律，建立比较理想的熔体畴结构理论模型；（2）直接观测熔体各向异性光学性能，测量熔体物理性质（热导、电导、折射率、表面张力、粘度、密度等）、热力学性质（蒸汽压、热容等），建立性能与熔体结构各向异性的定量关系；（3）通过外加扰动装置实施电磁干扰，分析熔体结构随外场的变化规律；（4）利用高温电子显微镜、高温XRD、高温热台等原位方法实时观察熔融、结晶和晶体生长过程，掌握熔体结构对结晶习性的影响。研究工作对于预测并发现材料的新性能、改进晶体生长技术并提出晶体生长新方法以及制备更优异性能的新材料，具有极其重要的意义。

Bi2O3-SiO2系统是一类具有光电、电导、声光、铁电等多种功能的材料成分系统。本项目采用不同方法制备了系统中三种多晶体，探索了该系统高温熔体结构的各项异性。通过熔体冷却的方法制备了单相Bi2SiO5多晶，并将该方法用于Bi2O3-SiO2二元系统中Bi4Si3O12和Bi12SiO20多晶体的制备；深入分析了熔体冷却法制备Bi2SiO5，Bi4Si3O12和Bi12SiO20晶体的微观结构特征，分析研究了形貌与工艺因素之间的关系。通过差热分析和X射线衍射分析，并借助Kissinger方程和Augis-Bennett方程，研究了Bi2O3-SiO2二元系统的非等温析晶动力学及相转变动力学行为。从析晶活化能方面对该系统中亚稳相产生的原因进行了分析。通过测量Bi2O3-SiO2系统中Bi2O3，Bi2SiO5，Bi4Si3O12和Bi12SiO20（摩尔比Bi2O3：SiO2分别为：1:0，1:1，2:3，6:1）熔体的密度，表面张力，高温电导率等高温物理性能。掌握了Bi2O3-SiO2系统熔体的密度，表面张力，高温电导率等高温物理性能随温度的变化规律，并分析了变化机理。