Spray flame synthesis of Y2O3-MgO nanoparticles for mid-infrared transparent nanocomposite ceramics
本研究针对Y₂O₃-MgO纳米粉体火焰合成机制认识不足的问题，探究前驱体与火焰温度对固溶度的影响，优化烧结参数，制备出3-5 μm波段平均透过率82.3%的无裂纹中红外透明陶瓷。
2025-07-30 cond-mat.mtrl-sci
The origin of grain size effects in Ba(Ti0.96Sn0.04)O3 perovskite ceramics with superior electrical properties
铁电陶瓷晶粒尺寸效应的研究在过去的50年里引起了人们极大的兴趣。尽管已经提出了不同的理论模型来解释结构和性质随晶粒尺寸的变化，但其潜在机制仍在争论中，这在该领域造成了很大程度的不确定性。在这里，我们报告的晶粒尺寸的结构和物理性质的Ba（Ti0.96Sn0.04）O3，这是一个模型钙钛矿系统，其中点缺陷，化学计量不平衡和相变的影响最小化Sn取代的影响的研究结果。结果发现，不同的微观机制是负责观察到的各种晶粒尺寸的依赖性。在细晶粒陶瓷中，高介电常数是由于高畴壁密度和极性纳米区域;粗晶粒陶瓷中的高d33是由于极化过程中高度的畴对准;中晶粒陶瓷中的大电场诱导应变是来自晶界的约束与非180度畴和极性纳米区域的可逆重取向之间的有利相互作用的结果。这些范例可以被视为通过粒度控制优化特定性能的一般准则。
2018-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Grain Size Influence on Dynamics of Polar Nanoclusters in PMN-35%PT Ceramics: Broadband Dielectric and Infrared Spectra
研究了10 - 900 K温度范围内粗晶（晶粒尺寸~ 4 mkm）和细晶（晶粒尺寸~ 150 nm）PbMg_（1/3）Nb_（2/3）O_3 - 35%PbTiO_3陶瓷的介电响应e ~*（f，T）和极性声子谱。粗晶陶瓷中的e*（f，T）在高温下表现出弛豫行为，在铁电相变时表现出明显的反常。细晶陶瓷主要表现为弛豫铁电行为，介电常数较小。这种差异是由极性纳米团簇的不同弛豫动力学来解释的，这些纳米团簇在高温下通过在晶界处的钉扎而在细晶粒陶瓷中显得更加稳定。低于Tc，铁电畴的生长被抑制在细晶粒陶瓷支持也由二次谐波产生。另一方面，极性声子频率和它们的温度依赖性几乎是独立的晶粒尺寸，但立方对称性的选择规则不服从和所有的声子分裂，由于局部破缺的对称性由极性nanoregions和化学无序。在这两种陶瓷中，最低频率的极性声子在Tc = 440 K附近部分软化至~ 0.1 THz，但介电异常主要是由极性纳米团簇的翻转和呼吸引起的。由于软声子模和介电弛豫对介电常数的贡献，铁电相变（对应于极性纳米区域进入宏观畴的渗透阈值）可以被认为是位移型和有序-无序型之间交叉的特殊情况。
2008-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Fabrication and characterization of Er,Ndcodoped Y2O3 Transparent Ceramic: A dual mode Photo-luminescence emitter
成功地制备了Er，Nd共掺氧化钇透明陶瓷，在500 ~ 2000 nm范围内（不经菲涅耳校正），其透过率约为78%。它涉及纳米颗粒的合成共沉淀法和高真空条件下烧结的颗粒。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散X射线荧光技术分别对产物的晶相、粒径和元素组成进行了表征。分析了上转换发光的能量传递和非辐射弛豫机制。本研究的结果将有助于更好地理解Er，Nd共掺杂基质材料的上转换机制。在822 nm激发下在563 nm和1064 nm处的发射证明了陶瓷材料作为双模高效发射器的潜力。
2018-01-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Separation of piezoelectric grain resonance and domain wall dispersion in PZT ceramics
本文报道了非极化和极化Pb（Zr，Ti）O_3陶瓷高频（1 MHz- 1.8GHz）介电色散的实验研究。在介电谱中可以发现两个重叠的损耗峰。低频峰位与平均晶粒尺寸D之间的线性关系（D<10 mkm）表明，相应的极化机制源于晶粒的压电共振。通过极化，高频峰的强度急剧降低。因此，它是建议，这个损耗峰有关的畴壁贡献的介电色散。
2009-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Toward more performant eye safe lasers: effect of increasing sensitizer amount in Yb3+,Er3+:YAG transparent ceramic on its spectral characteristics
本文研究Yb3+浓度对Er3+,Yb3+:YAG透明陶瓷光谱特性的影响，发现高浓度Yb3+导致杂质相和离子偏析，并改变光谱与寿命，最终提出最佳Er3+/Yb3+比例以提升人眼安全激光器性能。
2025-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the effect of the grain sizes on the dynamic strength of the fine-grained alumina ceramics obtained by Spark Plasma Sintering
本研究通过放电等离子烧结制备不同晶粒尺寸的细晶氧化铝陶瓷，采用分离式霍普金森压杆测试其动态强度，首次发现动态强度随晶粒尺寸呈非单调变化，峰值出现在晶粒约2.9-3微米时，亚微米区强度下降与烧结密度降低相关。
2022-04-21 cond-mat.mtrl-sci
Processing of dense bio-inspired ceramics with deliberate microtexture
生物硬材料的结构揭示了矿物晶体的精细定制的复杂组装。最近的许多研究将这些局部组件的设计与令人印象深刻的宏观响应相关联。在技术陶瓷中再现这种精致的控制与常用的加工方法相冲突。在这里，我们规避这个问题相结合，最近开发的磁辅助注浆成型（MASC）技术与成熟的工艺模板晶粒生长（TGG）。MASC使得能够局部控制分散在较小的各向同性颗粒中的片晶的取向。在高温无压处理之后，最终陶瓷的晶粒遵循与初始片晶相同的取向。这种组合使我们能够生产95%致密的氧化铝部件，其晶粒取向遵循任何有意的取向。我们成功地制造了微结构的灵感来自生物材料与陶瓷，目前周期性变化的图案与可编程的间距为几十微米。我们证实了该过程的能力，通过局部晶粒取向，使用微压痕定制局部机械性能。这种对局部机械性能的微米级控制可以应用于使用这种廉价且可扩展的工艺使陶瓷结构适应复杂的负载。在功能特性也取决于各向异性晶粒取向的系统中，本文提出的原理可以创建新的多功能陶瓷。
2018-07-11 cond-mat.mtrl-sci
Aging of poled ferroelectric ceramics due to relaxation of random depolarization fields by space-charge accumulation near grain boundaries
电荷点缺陷引发的局部随机去极化场迁移的合理解释极化铁电陶瓷的老化提供合理的时间和受体浓度依赖的新兴的内部偏置场。该理论是基于对相邻晶粒偏振失配引起的局部退偏场能量的估计。电荷迁移的动力学假设由于有意或无意的受体掺杂而在材料中存在移动氧空位。对掺铁锆钛酸铅的理论计算与实验结果吻合较好。
2009-12-17 cond-mat.mtrl-sci
A defect-chemistry-informed phase-field model of grain growth in oxide ceramics: application to Fe-doped SrTiO3
本文提出一种缺陷化学信息相场模型，模拟氧化物陶瓷晶粒生长，考虑点缺陷偏析能与位点密度及缺陷扩散与晶界移动的竞争动力学，揭示了溶质拖曳导致偏斜晶粒尺寸分布及晶界电势随晶粒尺寸变化的非均匀分布规律。
2025-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Origin of ferroelectric-like hysteresis loop of CaCu3Ti4O12 ceramic studied by impedance and micro-Raman spectroscopy
观察到CaCu_3Ti_4O_（12）（CCTO）陶瓷的类铁电磁滞回线。我们发现，这种不寻常的功能并不产生从位移的Ti离子在TiO 6八面体，但显然来自电荷在晶界组成的CuO层。在阻抗谱中发现晶界电荷的弛豫时间为2.9毫秒，几乎对应于1 kHz的P-V反采样频率。根据显微拉曼图谱，CuO层被发现在晶界中，并且与CCTO晶粒完全区分开。
2011-09-14 cond-mat.mtrl-sci
Novel Scintillation Material - ZnO Transparent Ceramics
本文研究了用于HENPA LENPA分析仪的ZnO基闪烁陶瓷。制备了以下陶瓷样品：未掺杂的样品（ZnO）、化学计量过量的锌（ZnO：Zn）、掺杂镓（ZnO：Ga）和锂（ZnO：Li）的样品。测量并分析了样品的光透射谱、X射线激发发射谱、闪烁衰减谱和脉冲高度谱。陶瓷在可见光范围内具有合理的透明度（0.4 mm厚度时高达60%）和能量分辨率（662 keV Cs 137伽马激发时为14.9%）。未掺杂的ZnO发光速度慢（1.6 μs），最大发光峰位于2.37 eV，光产额约为CsI：Tl的57%。ZnO：Ga陶瓷表现出相对较低的光产额，具有超快的衰减时间（1 ns）。锂掺杂的ZnO：Li陶瓷比未掺杂的ZnO具有更好的衰减时间，并且具有良好的光产额。ZnO：Li陶瓷在α粒子激发下表现出良好的特性，可用于中性粒子分析仪。
2011-11-09 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.ins-det
Surface-related white light emission phenomenon in transparent solids
Institute of Low Temperature and Structure Research Polish Academy of Science（波兰科学院低温结构研究所）
研究了红外激光激发下Cr:YAG透明陶瓷的激光诱导白发光现象，发现超过临界功率时表面会发出明亮白光，真空条件是观察该现象的必要条件，基于Cr³+/Cr⁴+离子对的价带电荷转移机制进行讨论。
2026-03-19 cond-mat.mtrl-sci
In-situ compression and shape recovery of Ceramic single grain micro-pillar
研究利用SEM、FIB铣削和原位加热平台，首次在氧化锆基陶瓷微柱中实现超4%应变变形并在370°C下形状恢复，为陶瓷材料的形状记忆与超弹性研究提供了新方法。
2025-04-02 cond-mat.mtrl-sci
Unraveling impacts of polycrystalline microstructures on ionic conductivity of ceramic electrolytes by computational homogenization and machine learning
本研究针对氧化物陶瓷晶界离子电导率低的瓶颈，通过有限元均匀化计算分析多晶微观结构对离子电导率的影响，构建图神经网络模型实现电导率精准预测，为微观结构优化提供定量指导。
2024-05-15 cond-mat.mtrl-sci
Multiferroic PbFe12O19 Ceramics
以醋酸铅、甘油和乙酰丙酮铁为前驱体，采用溶胶-凝胶法合成了六方结构的PbFe_（12）O_（19）（PFO）粉体。通过在1000 \degree C下烧结PbFe 12 O 19粉末1小时获得PbFe 12 O 19陶瓷。在烧结PbFe_（12）O_（19）陶瓷的SEM图像中，经常观察到畸变的六方晶。室温下，PbFe_（12）O_（19）陶瓷的自发极化强度较大，表现出明显的铁电滞回线。PbFe_（12）O_（19）陶瓷的剩余极化强度约为Pr~21μC/cm ~ 2。六方晶粒的畸变以及类钙钛矿六方晶胞中的铁氧八面体被认为是PbFe_（12）O_（19）陶瓷极化的根源。同时，PbFe_（12）O_（19）陶瓷在室温下表现出较强的铁磁性。PbFe_（12）O_（19）陶瓷同时具有大的铁电性和强的铁磁性，有望作为一种实用的单相多铁性候选材料应用于新一代电子器件。
2011-01-10 cond-mat.mtrl-sci
A discrete nonlinear mass transfer equation with applications in solid-state sintering of ceramic materials
材料中晶粒结构的演化是一个复杂的多尺度过程，决定了材料的最终性能。了解晶粒生长的动力学是控制这一过程的关键因素。我们提出了一种唯象的方法，基于一个非线性的，离散的质量传递方程的任意初始晶粒尺寸分布的演变。跨晶粒的质量传递的过渡速率被假定为遵循阿克里尼乌斯定律，但活化能取决于每个晶粒的非晶化程度。我们认为，活化能的大小控制最终（烧结）的晶粒尺寸分布，我们验证了这一预测通过数值模拟的一维颗粒聚集体中的传质。
2005-10-10 cond-mat.mtrl-sci
The Case Against Hall-Petch Hardening in High Entropy Carbide Ceramics
Missouri University of Science and Technology（密苏里科技大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Duke University（杜克大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本研究通过实验证明，在全致密单相高熵碳化物陶瓷中，硬度不随晶粒尺寸变化，否定了Hall-Petch关系的适用性，并指出硬度由压痕载荷和基体局部响应主导。
2026-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Defect-Fluorite Gd2Zr2O7 Ceramics under Helium Irradiation: Amorphization, Cell Volume Expansion, and Multi-stage Bubble Formation
在这里，我们报告了一项研究的Gd 2 Zr 2 O 7纳米晶粒陶瓷的抗辐射增强，其中非晶化，细胞体积膨胀和多级氦（He）泡的形成进行了研究和讨论。合成了一系列晶粒尺寸（55-221 nm）的Gd 2 Zr 2 O 7陶瓷，并用190 keV He离子束以5x10^17 ions/cm 2的注量照射。辐照后细胞体积膨胀的程度和非晶化分数似乎是尺寸依赖性的。随着平均晶粒尺寸从55 nm变化到221 nm，辐照后晶胞体积膨胀率从0.56%增加到1.02%，非晶化率从6.8%增加到11.1%。此外，阈值He浓度（at.在不同的形成阶段和位置的气泡（包括（1）晶界处的气泡、（2）气泡链和（3）晶粒内的带状气泡）的百分比（%）在纳米晶粒陶瓷（55 nm）中都被发现比亚微米样品（221 nm）高得多。我们得出结论，晶界起着关键作用，在最大限度地减少结构缺陷，并抑制多阶段的He气泡形成过程。
2018-10-17 cond-mat.mtrl-sci
Grain-size dependent electric-field induced structural changes in relaxor-ferroelectric based unclamped piezoelectric grains
聚合物-压电陶瓷0-3复合材料结合了聚合物的柔性和铁电基陶瓷的优异压电性能。虽然陶瓷粉末的晶粒尺寸是制造这种复合材料的重要考虑因素之一，但仍然缺乏与极化场引起的结构变化及其对复合材料的整体压电响应的可能影响相关的相关性。在本文中，我们研究了这个问题上的0-3压电复合材料，包括陶瓷粉末的低铅压电合金（x）Bi（Ni 1/2 Zr 1/2 O 3-（1-x）PbTiO 3在其准同型相界附近，和聚偏氟乙烯（PVDF）作为聚合物组分。通过固定陶瓷的体积分数而改变晶粒尺寸来制备复合材料。我们发现了一个非单调变化的压电响应作为晶粒尺寸的函数。压电复合材料极化前后的结构分析表明，极化诱导的类四元不可逆转变的证据，其程度取决于晶粒尺寸。
2017-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Porous textured ceramics with controlled grain size and orientation
致密或多孔陶瓷的织构可以提高其功能和结构性能。目前的纹理化方法采用各向异性颗粒作为起始粉末和将其取向驱动到特定方向的工艺。使用超低磁场与粉浆浇注相结合，可以有目的地将磁响应颗粒定向在任何方向上。当这些颗粒与纳米颗粒悬浮在一起时，在烧结期间发生模板化晶粒生长以产生纹理化陶瓷。然而，最终晶粒通常是微米级的，导致机械性能较弱。在这里，我们将探讨如何调整晶粒取向的大小使用磁粉浆铸造和模板晶粒生长。我们的策略包括改变各向异性粉末的尺寸，并确保发生磁性排列和致密化。所获得的陶瓷具有大范围的晶粒各向异性，具有亚微米厚度和各向异性性能。具有可调晶粒尺寸和孔隙率的织构陶瓷在过滤、生物医学或复合材料应用中具有很好的前景。
2021-03-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Laser induced broad band white emission from transparent Cr4+:YAG ceramics: Origin of broadband emission
Institute for Low Temperature and Structure Research, Polish Academy of Sciences（波兰科学院低温与结构研究所）
本研究从透明Cr:YAG陶瓷中观察到激光诱导的白光发射，仅在表面出现且强度随功率密度指数增长，通过多光子吸收等模型探讨了其起源。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Grain Growth Kinetics in (Cr,Mo,Ta,V,W)C1-δ High-Entropy Carbide Ceramics
Missouri University of Science and Technology（密苏里科技大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Duke University（杜克大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
研究了火花等离子烧结过程中晶界移动对高熵碳化物微观结构控制的影响，通过实验确定了晶粒生长动力学与致密化行为的关系，揭示了温度对晶粒粗化和扩散动力学的影响。
2026-09-02 cond-mat.mtrl-sci
Investigation of the microstructure of the fine-grained YPO$_4$:Gd ceramics with xenotime structure after Xe irradiation
采用放电等离子烧结（SPS）方法制备了磷钇矿结构陶瓷。通过溶胶-凝胶法获得磷酸盐Y $_{0.95}$ Gd $_{0.05}$ PO $_4$（YPO $_4$：Gd）。将合成的纳米粉末收集在尺寸为10-50 mkm的大团聚体中。陶瓷具有细晶粒显微结构和高相对密度（98.67%）。SPS过程的总时间约为18分钟。高密度烧结陶瓷YPO $_4$：Gd与磷钇矿结构的照射与$^{+26}$离子（E = 167 MeV）的能量密度的$1\times10^{12}$ - $3\times 10^{13}$ cm $^{-2}$。在最大能量密度下未实现完全非晶化。随着注量的增加，观察到的非晶层的深度的一个微不足道的增加。根据掠入射XRD（GIXRD）的结果，随着能量密度从$1\times10^{12}$ - $3\times 10^{13}$ cm $^{-2}$增加，观察到非晶结构的体积分数从20%增加到70%。在恢复退火（700 $^\circ$ C，18小时）后，XRD峰200 YPO $_4$：Gd的强度达到初始强度I 0的~80%的值。
2022-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Structural, Electrical, Magnetic and Impedance Behaviour of NdFeO3 Modified Ba0.7Sr0.3TiO3 Ceramics
采用固相反应法合成了NdFeO 3改性的（NdFeO 3）0.1-（Ba0.7Sr0.3TiO3）0.9（NFBST）多晶陶瓷。XRD数据的Rietveld精修证实了在所制备的样品中存在四方相（P4 mm）和六方相（P63/mmc）。拉曼光谱也进一步证实了相的共存。SEM图像显示了具有不同尺寸的颗粒的致密微观结构。在室温下，NFBST系统中观察到有损耗的P-E回线和弱铁磁性。采用复阻抗谱（CIS）研究了NFBST陶瓷在不同温度（RT ~ 700 K）下的电学行为。Cole-Cole图中的两个半圆弧表明了晶粒和晶界在总阻抗中的贡献。详细的复模量分析和交流拟合的电导率数据验证相关的障碍跳跃CBH负责的电以及导电现象在NFBST。氧空位是负责松弛和传导过程中NFBST陶瓷从电阻抗，模量和电导率数据估计的活化能值泄露。
2019-06-25 cond-mat.mtrl-sci
Time-temperature superposition in grain and grain boundary response regime of A2HoRuO6 (A = Ba, Sr, Ca) double perovskite ceramics: A Conductivity Spectroscopic Analysis
在多晶双钙钛矿氧化物A_2HoRuO_6（AHR; A = Ba，Sr，Ca）的交流电导率域中，研究了晶粒和晶界响应的时温叠加原理，寻求一个合适的普适标度因子.随着离子半径的减小，样品显示出从立方到单斜的不同结构相。材料中的变形程度通过键价和（BVS）与键合强度相关。所有样品的电导率谱均服从幂律行为。不同的微观结构特征的导电过程的贡献。直流电阻率的热变化指向从最近邻到可变范围跳变的逐渐交叉。从直流电导率，跳跃频率和弛豫频率得到的激活能显示导电和弛豫机制之间的密切相关性。AHR的比例电导率曲线表明，存在两个不同的导电过程与不同的激活能在晶界和晶粒响应制度。由此得出结论，当材料中同时存在两个不同的热激活区时，单一的标度参数不足以普遍满足时温叠加原理。
2017-07-04 cond-mat.mtrl-sci
Antiferroelectric nanodomains in the vicinity of the morphotropic boundary in PZT-based coarse-grained ceramics
在这篇文章中提出的结果表明，考虑到这样一个现象的重要性，作为在边界分离共存相的锆钛酸铅基固溶体的组成属于morphotropic边界区域的“温度-组成”相图的固溶体分解。结果表明，在固溶体的局部分解的边界附近的分离的四方相和菱方相在铅锆钛酸盐基固溶体导致的化学成分的固溶体的变化和偏析的形成。它还表明，适当的热电处理的样品含有这些偏析可以得到更高的值的压电参数的铅锆钛酸盐基化合物。
2016-10-20 cond-mat.mtrl-sci
Critical effect of cubic phase on aging in 3 mol% yttria-stabilized zirconia ceramics for hip replacement prosthesis
研究了在134°C水蒸汽中，在两种不同温度（1450°C和1550°C）和时间（2和5 h）下烧结的3 Y-TZP陶瓷的等温四方晶向单斜晶转变。特别注意的是支付的立方相的存在下，其等温老化的效果。在1550°C下烧结可导致样品中大量的大立方晶粒，这对耐老化性具有不利影响，特别是对于老化过程的第一阶段。立方晶粒似乎富含钇，这反过来又导致相邻的四方晶粒中钇的耗尽。这些晶粒将充当四方晶向单斜晶转变的成核位点。即使对于在较低温度（即1450°C）下烧结的试样，从相图中也可以预期立方相的存在，从而对老化敏感性产生显著影响。
2018-03-28 cond-mat.mtrl-sci
Impact of charge transition levels on grain boundary properties in acceptor doped oxide ceramics: A phase-field study
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；IMDEA Materials（IMDEA材料研究所）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Max Planck Institute for Solid State Research（马克斯·普朗克固体的研究研究所）；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本文通过相场模型研究电荷跃迁能级对空间电荷层演变的影响，揭示其在控制晶界性质中的作用，提出了一种与缺陷化学一致的模型，用于分析电荷跃迁能级对空间电荷层形成的影响。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Low temperature conductivity of BaFe$_{0.5}$Nb$_{0.5}$O$_3$ double perovskite structure ceramics
本研究探究20-300K下多晶BFN陶瓷的载流子输运机制，明确电子与离子电导的来源及活化能，验证其电导符合OLP、VRH等模型并测得缺陷密度，为理解其低温电导机制提供依据。
2024-07-10 cond-mat.mtrl-sci
Dense and single-phase KTaO$_{3}$ ceramics obtained by spark plasma sintering
针对传统烧结因钾挥发难以制备致密单相KTaO$_{3}$陶瓷的问题，通过优化成分、温度和压力的放电等离子烧结技术，利用2 mol%钾过量成功制备出致密单相陶瓷，显著提升了低温介电常数且保持较高热导率。
2023-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Structural, dielectric, ferroelectric and electrical properties of lead-free Ba0.9Sr0.1Ti0.9Sn0.1O3 ceramic prepared by sol-gel method
本研究采用溶胶-凝胶法制备无铅BSTSn陶瓷，表征其结构、介电、铁电与电学性能，证实其四方相结构、铁电特性及晶粒与晶界双弛豫导电机理。
2023-06-11 cond-mat.mtrl-sci
Phase diagram and Raman Imaging of Grain Growth Mechanisms in Highly Textured Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 Piezoelectric Ceramics
采用模板晶粒生长法（HTGG），以立方相PMN-PT单晶籽晶为模板，以纳米颗粒为陶瓷基体，制备了Pb（Mg 1/3 Nb 2/3）O3-PbTiO 3固溶体（PMN（1-x）-PTx）陶瓷（0 <x<1）。使用刮刀法制备样品并在受控气氛中烧结。然后通过DTA、TGA、光学/扫描电子显微镜、拉曼光谱和成像对其进行分析。提出了拉曼参数如谱带分量或面积与组分（x）之间的关系。波数和峰面积从单晶籽晶中心到外围生长的偏移被分配到组成变化。分别在1150摄氏度和1200摄氏度下烧结具有Lotgering因子为~0.7和0.9的代表性中等至高度织构化的陶瓷，并通过直接和智能拉曼成像进行研究。拉曼峰的重心取决于固溶体的组成，而峰强度相关的晶胞畸变和相关的短程结构。观察到两种不同的生长机制：低于~1200 ℃，尖角和直边单晶籽晶通过晶体/基质界面处的液体I相发展;在较高温度下，基质被消耗，晶体生长通过高PbO分压的帮助与液体II相接触发展。智能拉曼成像表明，最终的组成和结构是非常接近的矩阵。预期形成短程有序的B/B'结构域。提出了相图。
2007-01-15 cond-mat.mtrl-sci
A comprehensive study on the processing of Co:ZnO ceramics: defect chemistry engineering and grain growth kinetics
在这份报告中，我们提出了一个系统的研究，通过标准的固态路线从不同的Co前体（Co3O4，CoO和金属Co）和气氛（O2和Ar）的Co：ZnO陶瓷的制备。特别强调的缺陷化学工程和烧结生长动力学。采用基于密度泛函理论的第一性原理计算，计算了ZnO和Co：ZnO体系中主要点缺陷的形成能.在此基础上提出了一组化学反应。进行了详细的微观结构表征，以确定的程度的Co纳入ZnO晶格。在Ar气氛中制备的样品和从金属Co呈现最高的Co溶解度极限（较低的表观Co掺入活化能），由于不一致的ZnO分解。烧结生长动力学参数的测定表明，Co3O4是最好的烧结添加剂，以实现在两种烧结气氛中的更高的密度。结果表明，在氧气气氛中烧结有利于促进ZnO结构中锌空位的形成，而在氩气气氛中烧结则有利于锌间隙缺陷的形成。我们的研究结果提供了有价值的贡献的理解的Co掺杂的ZnO陶瓷的制备和烧结生长动力学，这将允许提高在体和纳米尺度上的材料的处理的最先进的状态。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Grain-Size Dependence of Thermal and Electrical Properties in (Cr,Mo,Ta,V,W)C1-δ High-Entropy Carbide Ceramics
Missouri University of Science and Technology（密苏里科技大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Duke University（杜克大学）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本研究制备不同晶粒尺寸的(Cr,Mo,Ta,V,W)C₁₋δ高熵碳化物陶瓷，发现其室温热导率与电阻率无晶粒尺寸依赖性，推测本征无序与缺陷化学对性能影响更强。
2026-10-16 cond-mat.mtrl-sci
In-situ non-equilibrium nanomechanics in a proton-conducting ceramic at low temperatures
纳米结构质子导电陶瓷作为中温质子导体引起了人们的极大兴趣。质子传导过程中的结构动力学，特别是在晶界处，对于纳米结构PCC中的稳定性和质子传输至关重要。一个常见的假设是PCC在低操作温度下结构稳定;然而，材料多晶性、吸收和反应性操作条件迄今为止阻止了通过纳米分辨原位结构测量来验证该假设。在这里，在原型PCC BaZr0.8Y0.2O3-d中，结构稳定性的前提被证明在低至200 °C的温度下是不准确的。纳米结构BaZr0.8Y0.2O3-d烧结颗粒上的相干X射线衍射适于在200 °C的潮湿氮气气氛中对组成亚微米颗粒内部的原位三维结构过程进行成像。直接观察揭示了非平衡缺陷的产生和随后的晶粒开裂的时间尺度上的小时，形成新的，否则积极不利的方面在BaZr0.8Y0.2O3-d。此外，结构重排与动态不均匀性的晶格常数内的晶粒，显示潜在的异质H+运输。我们的研究结果阐明了PCC结构退化背后的机制，推翻了现有的假设PCC中的结构动力学，并填补了方法的差距，进一步深入原位研究的PCC纳米结构。
2021-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric relaxation and electrical conductivity in lead-free (100-x)(Li0.12Na0.88)NbO3-xBaTiO3 (0 to x to 40) piezoelectric ceramics: An impedance spectroscopic study
采用阻抗谱技术研究了无铅（100-x）（Li0.12Na0.88）NbO 3-xBaTiO 3（0 ~ x ~ 40）压电陶瓷在宽温度（-100 ℃ ~ 500 ℃）和宽频率（0.1Hz ~ 1 MHz）范围内的介电行为和导电机理。讨论了不同频率和温度下的晶粒和晶界响应以及弛豫过程。在铁电-顺电相变温度Tm以下和以上都观察到介电常数的低频色散（LFDD），这是高温行为的典型特征。由于受体型掺杂产生的氧缺陷相关的复合物被发现在LFDD和跳跃导电中起着重要的作用。介电弛豫遵循Jonscher普适定律，而LFDD与准直流过程（QCD）有关。直流导电的激活能证实了双电离氧空位的热运动（短程跳跃）的机制。在高温下，电导弛豫机制主要是通过电荷补偿氧空位产生的跳跃电子进行晶界导电。
2017-06-12 cond-mat.mtrl-sci
Master sintering curve with dissimilar grain growth trajectories: A case study on MgAl2O4
烧结是制备高性能陶瓷的关键步骤。密度和晶粒尺寸对陶瓷烧结动力学和最终材料性能起着至关重要的作用。主烧结曲线（MSC）是用于探索烧结模型动力学的众所周知的工具。然而，传统的MSC理论假设一个独特的烧结轨迹，而我们的研究MgAl2O4尖晶石显示不同的生长响应。Park的MSC理论已被应用，并与传统的MSC方法相比，获得激活能与不相似的晶粒生长轨迹。
2020-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Grain Boundaries in Ceramic Solid-State Lithium Metal Batteries: A Review
Texas Tech University（德克萨斯理工大学）
本文综述了陶瓷固态锂金属电池中晶界的影响，探讨了晶界在离子传输、枝晶形成及失效机制中的作用，并提出了晶界工程的未来发展方向。
2025-08-09 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optimal configuration of microstructure in ferroelectric materials by stochastic optimization
确定铁电（FE）材料的微观结构水平的理想配置的优化程序，以最大限度地提高压电性。压电陶瓷FE显着不同的单晶，因为存在的微晶（晶粒）具有晶轴对齐不完美。多晶（陶瓷）FE的压电性能与晶粒取向分布（织构）密不可分。被称为解空间的变量的组合的集合，其决定陶瓷的纹理是无限的，因此最大化压电性的最佳解的选择是复杂的。因此，一个随机的全局优化与均匀化相结合的识别的最佳颗粒配置的FE陶瓷微结构具有最佳的压电性能。在每一步迭代中，采用数学均匀化方法计算了多晶有限元的宏观平衡压电性能。使用随机选择的一组取向分布参数生成的配置，其特征在于在每次迭代的晶粒的取向。在最佳取向的BaTiO $_3$单晶中观察到压电系数$d_{33}$的明显增强。的微晶的配置，同时约束的c轴（极轴）的取向分布，同时将ab-平面的随机性，这将增加整体压电陶瓷钛酸钡$_{3}$也确定。c轴的取向分布是以${45^\circ}$为中心的窄高斯分布。发现这种陶瓷的压电系数是单晶的近三倍。
2010-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Ultrahigh permittivity in core-shell ferroelectric ceramics: Theoretical approach and practical conclusions
在大多数经典的铁电材料，如钛酸钡（BT）和相关化合物的铁电异常往往会变得扩散，并最终消失时，晶粒尺寸减小。这导致了对非常小的粒子是否存在铁电性的质疑。然而，在文献中也有报道，当进行特定工艺或掺杂时，例如在BT族或CaCu 3 Ti4 O 12族中，介电常数的超高值，并且已经提出了使用（IBLC）的解释。我们已经考虑了这些影响的陶瓷的核壳模型的框架。考虑到核（无论是电介质还是铁电体）具有非零电导率，可以重现上述的电导率值。特别是一个巨大的背景下的介电常数和麦克斯韦瓦格纳弛豫与实验情况一致。不同类型的不均匀性（粒度分布，导电和非导电相的混合，孔隙度）也被认为是和他们的影响进行了讨论。最后，我们已经评估了IBLC化合物中的能量存储的潜力，并观察到减少（与非导电铁电体相比）的2-4倍，这取决于陶瓷的结构，这表明这种化合物的性能低于最佳绝缘核-壳结构。
2017-12-12 cond-mat.mtrl-sci
Dislocation interaction with a tilt low angle grain boundary in bi-crystal SrTiO3
为探究陶瓷塑性变形中裂纹抑制机制，研究以带4°倾斜晶界的双晶SrTiO3为模型，结合室温布氏压痕、蚀坑成像与透射电镜，观察到位错在小角度晶界的塞积、存储与穿晶传递，为位错-晶界相互作用提供了新的介观尺度实验依据。
2025-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Polar nano-clusters in nominally paraelectric ceramics demonstrating high microwave tunability for wireless communication
在微波频率下具有高可调谐性的介质材料是微波通信系统设计中的关键部件。致密的Ba0.6Sr0.4TiO3（BST）陶瓷，具有不同的晶粒尺寸，制备，以优化介电可调谐性通过极性纳米团簇效应。介电常数和损耗测量进行了高，低频率，并支持从X-射线粉末衍射，扫描和透射电子显微镜，拉曼光谱和piezoresponse力显微镜的结果。极性纳米团簇的浓度，其尺寸被认为是在20至50 nm的范围内，和介电可调谐性随着晶粒尺寸的增加而增加。提出了一种测量体硅微波调谐度的新方法。在平均晶粒尺寸为10 μ m的陶瓷中实现了32%的最高可调谐性。BST陶瓷的可调谐性与施加的直流电场是证明在一个原型的小型谐振天线。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Room temperature surface piezoelectricity in SrTiO3 ceramics via piezoresponse force microscopy
采用压电响应力显微镜对SrTiO_3陶瓷进行了研究。压电对比度观察抛光表面在垂直和横向制度，并取决于晶粒取向变化的符号（极化方向）和振幅。所观察到的对比度证明了由于表面弛豫引起的挠曲电效应（应变梯度诱导极化）的表面压电性。估计的挠曲电系数是约一个数量级较小的那些最近测得的SrTiO 3单晶相比。所观察到的增强的压电响应信号在晶界解释的偶极矩与不均匀分布的氧空位。
2008-10-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Growth and texture of Spark Plasma Sintered Al2O3 ceramics: a combined analysis of X-rays and Electron Back Scatter Diffraction
采用放电等离子烧结法（SPS）对未掺杂的工业α-Al_2O_3粉体进行了织构化处理。研究了在1400°C和1700°C两种典型温度下烧结的氧化铝陶瓷的各种参数（密度、晶粒生长、晶粒尺寸分布）。采用电子背散射衍射（EBSD）和X射线衍射（XRD）相结合的方法进行定量织构和结构分析，并以绘图和极图的形式表示。这些织构氧化铝陶瓷的机械性能包括高弹性模量和硬度值，具有高各向异性性质，为大范围的应用打开了大门
2013-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
CaCu_3Ti_4O_12/CaTiO_3 Composite Dielectrics: A Ba/Pb-free Ceramics with High Dielectric Constants
我们测量了Ca $_{1+x}$ Cu $_{3-x}$ Ti $_4$ O $_{12}$的介电性能（$x$ = 0、0.1、0.5、1、1.5、2、2.9和3），并发现Ca $_2$ Cu $_2$ Ti $_4$ O $_{12}$（CaCu $_3$ Ti $_4$ O $_{12}$和CaTiO $_3$的复合物）在220 - 300 K范围内，在100 kHz以下，具有1800的高介电常数和0.02的低耗散因子。这些是可比的（或甚至优于）的Pb/Ba基陶瓷，这可能是由于CaCu $_3$ Ti $_4$ O $_{12}$颗粒的表面上的CaTiO $_3$的阻挡层。本文报道的复合介电陶瓷是环境友好的，因为它们不含Ba/Pb。
2005-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Templated Grain Growth in Macroporous Materials
我们展示了一种简便的方法来生产晶体织构，大孔材料，使用改性冰模板和模板晶粒生长（TGG）的组合。这一过程在氧化铝和无铅压电材料钛酸钾钠上得到了证实。该方法提供了具有由晶体学上对准的晶粒构成的对准的层状陶瓷壁的大孔材料。每种方法都表明，陶瓷壁在整个样品尺寸上呈现长程序，并且由于TGG过程而具有晶体学纹理。我们还提出了一个修改的March-Dollase方程，以更好地表征材料的整体纹理与纹理，但略有错位的墙壁。在两个不同的长度尺度上的受控晶体学和形态学取向可以成为多功能材料的基础。
2015-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Possibility of the investigation of the X-ray diffraction patterns for yttrium ceramic YBa2Cu3Ox having different oxygen stoichiometry on the basis of the mixed-layer crystal model
鉴于高Tc陶瓷YBa_2Cu_3O_x中氧扩散的强各向异性，我们认为这种材料的多晶样品可以表示为由晶粒组成，每个晶粒由具有四方相或正交相结构的一定顺序的层形成。混合层晶体的散射理论被视为计算理论X射线图案的不同顺序的层的基础。根据YBa_2Cu_3Ox相的晶体结构特点，对理论进行了修正。所得结果与许多文献中发表的数据在定量上一致，并可用于解释不同氧化学计量比陶瓷的X射线谱。
2001-05-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Double-tough ceramics: Optimization-supported multiscale computational design
本研究提出多尺度计算方法，将相变增韧与砖-泥结构结合于全陶瓷复合材料，并通过无梯度优化确定最优几何与材料参数，显著提升断裂性能。
2025-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Complex impedance and Raman spectroscopy of Na$_{0.5}$(Bi$_{1-x}$Dy$_x$)$_{0.5}$TiO$_3$ ceramics
本工作研究了Na $_{0.5}$（Bi $_{1-x}$ Dy $_x$）$_{0.5}$ TiO $_3$（xDyNBT）陶瓷体系的结构细化、复阻抗谱和拉曼光谱。纯NBT、2DyNBT和5DyNBT化合物以菱形结构结晶，而15DyNBT组合物以正交Pnma结构结晶。我们报道了镝的添加影响相变温度以及介电损耗。在高温下的电输运进行了研究，使用CIS在很宽的频率范围内。所研究的样品显示出非德拜型过程，与纯NBT的短程弛豫和共存的局域和长程弛豫的2DyNBT和5DyNBT化合物的载流子。对于高浓度，15DyNBT，观察到短程弛豫。此外，使用砖层模型，我们讨论了在我们的样品中的不同贡献者（晶粒和晶界）的电阻和电容。高温拉曼光谱研究是为了跟踪铁电化合物结构转变的温度演化。振动模式的温度演化中的异常被认为与从介电测量观察到的温度转变很好地相关。
2020-12-08 cond-mat.mtrl-sci
Theory of ultrathin films at metal-ceramic interfaces
本文提出了一个用于理解界面薄膜形成的理论模型，它将密度泛函理论对界面能的计算与多组分体相体系的热力学模拟技术相结合。将该理论应用于VC掺杂WC-Co硬质合金的薄膜形成。在WC晶粒长大的高温烧结条件下，WC/Co界面上可能存在VC薄膜，这为WC-Co体系中添加VC抑制晶粒长大提供了一种解释。
2012-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultra-uniform Nanocrystalline Materials via Two-Step Sintering
具有<100 nm晶粒尺寸和优异性能的纳米晶体金属和陶瓷（例如，机械强度、硬度、断裂韧性和存储的介电能量）是非常重要的。关于实现纳米晶粒已经讨论了很多，但是对于保持对材料可靠性至关重要的晶粒尺寸均匀性知之甚少。一个特别有趣的问题是，是否有可能获得比Hillert[1]理论上预测的正常晶粒生长更窄的粒度分布，这是Lifshitz、Slyozov、Wagner（LSW）[3，4]和Hillert的广义平均场论[2]提出的一种可能性，但在实践中从未实现。我们证明，这可以实现在散装材料与适当设计的两步烧结路线，（a）利用在中间烧结阶段的大生长指数，以形成最均匀的微观结构，尽管孔隙率剩余，和（b）冻结的晶粒生长，同时继续致密化，以达到全密度。所得的致密块状Al 2 O3陶瓷具有34 nm的平均晶粒尺寸和比Hillert的预测窄得多的尺寸分布。使用这种策略还证明了粒度分布比起始粉末的粒度分布更窄的块体Al 2 O3，以及高度均匀的高纯度和高熔点（Mo和W-Re）或高度复杂成分（核-壳BaTiO 3和0.87BaTiO 3 -0.13Bi（Zn 2/3（Nb0.85Ta0.15）1/3）O3）的块体工程金属和陶瓷。
2020-09-10 cond-mat.mtrl-sci
EPR measurements of ceramic cores used in the aircraft industry
在这项工作中的电子顺磁共振（EPR）谱的Al 2 O3和ZrO 2粉末测量不同的晶粒尺寸（0.074，0.044毫米）以及莫来石（0.07和0.12毫米）。对陶瓷型芯进行了研究。测量在室温和140 ~ 380 K温度范围内进行。本工作的主要目的是研究EPR谱与粉末颗粒尺寸之间的可能关系，以及EPR谱的识别，鉴于EPR技术作为指纹识别方法的潜在应用。
2014-02-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong interrelationship between anomalous electric-field induced lattice strain along non-polar direction and domain reorientation in pseudorhombohedral piezoelectric ceramic BiScO3-PbTiO3
利用高能同步辐射X射线电场衍射技术研究了高居里点xBiScO_3-（1-x）PbTiO_3（x = 0.40）准方晶系压电材料的晶格应变和畴变行为随循环场和晶粒取向的变化。沿磁场方向，系统沿100方向的应变比沿111方向的应变大5倍。一对一的对应关系之间的200晶格应变和111域切换表明这两种现象之间的强相关性。
2015-08-04 cond-mat.mtrl-sci
