氬的高溫高壓布里淵散射研究及快速增壓制備大塊非晶硫.pdf

1、高壓物理學(xué)是研究物質(zhì)在高壓作用下的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)特性，以及高壓下物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、狀態(tài)方程、相變等等。由于高壓研究可以發(fā)現(xiàn)一些物質(zhì)在常壓下不能表現(xiàn)出來的新現(xiàn)象、新規(guī)律、新性能或新相，所以它為新材料的制備、合成與改性提供了重要的理論依據(jù)和實驗基礎(chǔ)。本論文共分為兩個部分，第一部分為高溫高壓下氬的布里淵散射研究，屬于高壓下的物性研究；第二部分為快速增壓制備大塊非晶硫，屬于高壓下新材料的制備。分別摘要如下： （一）高溫高壓下氬的布

2、里淵散射研究。 氬分子為簡單的單原子分子，由于其外層電子具有滿殼層結(jié)構(gòu)，所以在理論計算研究和實驗對比中已成為一個非常理想的研究體系。高溫高壓下氬精確的狀態(tài)方程及其熱力學(xué)性質(zhì)在檢驗物理模型、分子間作用勢特別是多體相關(guān)勢中有非常重要的意義。本論文利用高溫高壓下原位布里淵散射系統(tǒng)，對液氬首次進(jìn)行了高溫高壓布里淵散射研究：（1）結(jié)合激光加熱技術(shù)、金剛石對頂砧高壓技術(shù)、高溫高壓原位布里淵散射系統(tǒng)，利用磁控濺射鍍膜技術(shù)和光刻技術(shù)，首次獲得了

3、氬在14．58GPa熔融狀態(tài)下布里淵光譜和體聲速；（2）結(jié)合外部電加熱的金剛石對頂砧技術(shù)及高溫高壓原位布里淵散射系統(tǒng)，同時采用60°平板式和180°背散的散射幾何配置，首次獲得了液氬在388K、476K和503K下的布里淵散射光譜，并由此得到了液氬高溫高壓下的體聲速、折射率、等溫狀態(tài)方程、絕熱體彈模量等；（3）從所獲得的液氬的狀態(tài)方程出發(fā)，結(jié)合文獻(xiàn)理論計算結(jié)果，從實驗上證實了液氬分子間的多體影響對氬分子間兩體勢起到軟化作用；發(fā)現(xiàn)在等溫線

4、上，多體關(guān)聯(lián)對狀態(tài)方程（密度）的影響隨壓力的增加而增加，隨溫度的增加而減小；（4）通過對氬的固液兩相共存區(qū)布里淵光譜的分析，首次獲得了氬的固液轉(zhuǎn)變體積差和熔化潛熱等重要數(shù)據(jù)。 （二）快速增壓方法制備大塊非晶硫 非晶態(tài)是指物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中原子呈短程有序、長程無序排列的一種狀態(tài)，而非晶態(tài)材料做為新型的功能材料已獲得越來越廣泛的應(yīng)用。對比于傳統(tǒng)的非晶制備方法，考慮到壓力和溫度在熱力學(xué)上的對等關(guān)系，本文認(rèn)為對熔融液體因快速改變壓力

5、導(dǎo)致的凝固與快速改變溫度一樣可以獲得亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)，同時因其分子的凝聚過程將不再受到熱傳導(dǎo)率的限制，由此可獲得大塊非晶材料。本部分論文利用本實驗室的快速增壓壓機(jī)對熔融態(tài)硫進(jìn)行了快速增壓實驗，增壓速度和幅度分別為0．1GPa/ms和2GPa。做為對比實驗，還設(shè)計了三種不同的熔融硫的凝固過程：常壓下自然冷卻、高壓下淬火和快速增壓。對四組實驗所獲得固態(tài)硫分別進(jìn)行X射線衍射和差示掃描熱分析后，發(fā)現(xiàn)快速增壓方法能夠有效地抑制晶態(tài)的生長，獲得純度較高的