新型BCZT基无铅透明陶瓷的放电等离子烧结与电光性能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51802142
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    25.0万
  • 负责人：
    张蕾
  • 依托单位：
    深圳先进电子材料国际创新研究院
  • 学科分类：
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Due to its special nature of high electro-optic properties, high RE doping, good luminescence properties, low cost, strong physical properties, Ba(Zr0.2Ti0.8)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3,(BCZT) transparent ceramics with a ABO3 structure attracted increasing attention of scientific research at home and abroad. Advanced solid-state laser devices might be used as a class of critical functional materials in the future. Our proposal will explore the functional material of BCZT-based Q-switch and laser gain materials for a compact, multi-function, solid-state laser applications. We will carry out a series of studies on the material preparation and functional: 1, control of the components, structural and grain size of electro-optical ceramics; 2, design a special content and variety of RE doping to fabricate transparent ceramics with controlled phase structure and excellent optical property; 3, develop a resonant cavity technique to prepare laser devices on semiconductor-pumping to study the spectroscopic, electro-optical, thermal and mechanical properties of lead-free BCZT transparent ceramics in order to obtain a new type of high-performance self-Q-switch solid-state laser devices.
透明电光陶瓷由于电光系数高、掺杂离子浓度高、发光性能好、生产成本低、易于工业化生产等特殊性质，日益引起科学家们的重视，是目前国内外科学研究的热点之一，也被认为是未来全固态激光器中可能使用的一类新型激光介质材料。本课题旨在开拓BCZT基透明电光陶瓷材料在光学增益、电光调Q激光器件的应用。我们将进行材料的制备和功能化的系列研究，包括：1，透明电光陶瓷的微观结构调控及其成分、结构表征；2，通过对掺杂元素和掺杂含量的设计进行透明电光陶瓷相结构和光学性能研究；3，选择半导体泵浦光源，搭建光学谐振腔，制备小型固体激光器件。研究掺杂透明BCZT电光陶瓷的荧光性能、电光系数及力学、热学性能，以期获得具有光增益和电光调Q双功能的新型自调Q全固态激光器件。

结项摘要

透明电光陶瓷由于电光系数高、掺杂离子浓度高、发光性能好、生产成本低、易于工业化生产等特殊性质，日益引起科学家们的重视，是目前国内外科学研究的热点之一，也被认为是未来全固态激光器中可能使用的一类新型激光介质材料。本课题旨在开拓BCZT基透明电光陶瓷材料在光学增益、电光调Q激光器件的应用。我们将进行材料的制备和功能化的系列研究，包括：1，透明电光陶瓷的微观结构调控及其成分、结构表征；2，通过对掺杂元素和掺杂含量的设计进行透明电光陶瓷相结构和光学性能研究；3，研究掺杂透明BCZT电光陶瓷的荧光性能、电光系数及力学、热学性能，以期开发一种电光性能优异、工艺简单、可靠性好的高性能激光介质材料。本研究利用常压水热辅助固相法制备出高四方性超细的BaTiO3粉体，通过改变Ba源、Ti源及Ba/Ti比例，进一步降低制备成本和煅烧温度，同时深入探索常压水热辅助固相法的反应机理，并相应指导工艺参数的优化；之后利用改进的砂磨工艺结合两步回转固相法，进一步通过Ca/Zr对BaTiO3基体材料进行A /B位掺杂，实现了BCZT超细粉体的可控合成；对于BCZT粉体宏量制备方面，我们发现使用更小尺寸的锆珠可以显著降低反应温度、抑制第二相的形成及获得更精细的BCZT粉体；实际上，这一工艺可以利用先进的砂磨粉碎设备，以砂磨的方式提高原料的活性。利用SPS工艺实现了高透光率BCZT无铅透明陶瓷的制备，HRTEM分析发现经过退火处理的BCZT陶瓷晶界无第二相，FESEM表明BCZT透明陶瓷晶粒分布均匀，晶粒尺寸~3 μm，晶粒间或三晶界处无气孔，晶粒内部充实饱满；并对不同粒径原料粉体制备的BCZT透明陶瓷的微观形貌、烧结特性、光学特性、介电性能、铁电性能、高温阻抗谱进行了系统研究；之后研究了掺杂BCZT基透明陶瓷的光谱特性；最后对BCZT基透明陶瓷可靠性进行了研究，以实现BCZT基透明陶瓷的实际应用。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（9）
One-order-higher Cr4+ conversion efficiency in Cr4+: YAG transparent ceramics for a high-frequency passively Q-switched laser
Cr4 中的 Cr4 转换效率高出一个数量级：用于高频被动 Q 开关激光器的 YAG 透明陶瓷
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Photonics Res
  • 影响因子：
    7.6
  • 作者：
    Shan YS;Zhang L;Zhou TY;Shao C;Zhang L;Ma YL;Yao Q;Jiang ZG;Selim FA;Chen H
  • 通讯作者：
    Chen H
All-Inorganic Perovskite Solar Cells With Both High Open-Circuit Voltage and Stability
兼具高开路电压和稳定性的全无机钙钛矿太阳能电池
  • DOI：
    10.3389/fmats.2019.00330
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Frontiers in Materials
  • 影响因子：
    3.2
  • 作者：
    Lei Zhang;Tianle Hu;Jinglei Li;Lin Zhang;Hongtao Li;Zhilun Lu;Ge Wang
  • 通讯作者：
    Ge Wang
Fabrication and optical properties of divalent Cu2 ions incorporated Ce:YAG transparent ceramics for white LEDs
用于白光 LED 的掺入 Ce:YAG 透明陶瓷的二价 Cu2 离子的制备和光学性能
  • DOI：
    10.1016/j.ceramint.2018.11.177
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Ceramics International
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Ma Yuelong;Zhang Le;Zhang Lei;Zhou Tianyuan;Jiang Zhigang;Sun Bingheng;Yao Qing;Chen Hao;Wang Yun
  • 通讯作者：
    Wang Yun
Highly efficient up-conversion in NdY2O3 transparent ceramics
NdY2O3 透明陶瓷的高效上转换
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Scripta Materialia
  • 影响因子：
    6
  • 作者：
    Lei Zhang;Jun Yang;Hongyu Yu;Wei Pan
  • 通讯作者：
    Wei Pan
Enhancement of thermal properties of ytterbiumcerium oxide by zirconium doping for thermal barrier coatings
锆掺杂增强氧化镱铈热障涂层的热性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    Philosophical Magazine
  • 影响因子：
    1.6
  • 作者：
    Yujing Wang;Lei Zhang;Wangjie Wu;Jun Yang
  • 通讯作者：
    Jun Yang

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其他文献

Sm3+,Sr2+共掺杂对CeO2基电解质性能影响的密度泛函理论+U计算
  • DOI：
    10.7498/aps.67.20172748
  • 发表时间：
    2018-04-20
  • 期刊：
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈美娜;张蕾;高慧颖;宣言;任俊峰;林子敬
  • 通讯作者：
    林子敬
[MicroRNA-145-5p over-expression suppresses proliferation, migration and invasion and promotes apoptosis of human endometrial cancer cells by targeting dual specific phosphatase 6].
MicroRNA-145-5p过表达通过靶向双特异性磷酸酶6抑制人子宫内膜癌细胞增殖、迁移和侵袭并促进细胞凋亡
  • DOI：
    10.12122/j.issn.1673-4254.2020.01.10
  • 发表时间：
    2020-01-20
  • 期刊：
    Journal of Southern Medical University
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    门颖超;Yin;张蕾;Zhang Lei;艾浩;A. Hao
  • 通讯作者：
    A. Hao
Lipid-soluble Extracts from Salvia miltiorrhiza Inhibit Production of LPS-induced Inflammatory Mediators via NF-kB Modulation in RAW 264.7 Cells and Perform Antiinflammatory Effects In Vivo
丹参脂溶性提取物通过 RAW 264.7 细胞中 NF-kB 调节抑制 LPS 诱导的炎症介质的产生，并在体内发挥抗炎作用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2024-09-14
  • 期刊：
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    蔡润兰;李蒙;张蕾;齐云;高原
  • 通讯作者：
    高原
基于ENVI-met的高密度城市住区空间PM2.5分布模拟研究
  • DOI：
    10.13626/j.cnki.hs.202
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    住宅科技
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    王薇;夏斯涵;张蕾
  • 通讯作者：
    张蕾
环渤海经济区服务业差异时空演变及影响因素分析
  • DOI：
    10.1088/0953-2048/30/1/014003
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    经济地理
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    曾春水;王开泳;蔺雪芹;许玉玲;张蕾;ZENG Chun-shui1;WANG Kai-yong2;LIN Xue-qin1;XU Yu-;2.Institute of Geographic Sciences;Natural Res
  • 通讯作者：
    Natural Res

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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