相变速率定义
1. 加热速度及其相变点请教
下面的附件,是本人为别人撰写的论文片段,与楼主的问题有一定的关联性,希望对楼主有所帮助
2. .............
LiFe0.9Mg0.1PO4材料系用机械研磨法加后续热处理而制备。LiFe0.9Mg0.1PO4的平衡潜在
成分等温线(equilibrium potential-版composition isotherm)和LiFe0.9Mg0.1PO4的充放电动权力学
用恒电流断续滴定技术(GITT),电位阶跃计时电流法(PSCA)以及电化学阻抗光谱法
(EIS)进行测量。该阴极的速率性能由电荷转移动力学、电子电导率、锂离子扩散能力和
相变速率加以控制。由于LiFe0.9Mg0.1PO4具有很快的电荷转移反应和高的电子与离子扩散系
数,所以LiFe0.9Mg0.1PO4和Li0.1Fe0.9Mg0.1PO4之间的相变在充放电过程中开始起更重要的作用,
这由在EIS测量低频区的相变所感生的电感回路所证明。LiFe0.9Mg0.1PO4的相的纯度和形态也
用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)进行了观察。
3. 简要画出在成核生长相变过程中总结晶速率与晶核生成速率和晶体生长速率的关系图
就是一个大的抛物线图,和分别两个小的曲线
要得到多且小,则成核速率快,生成内速率慢,所以低温的比容较好,在最大总结晶速率的左边一段。
要得少且大晶花,则结核速率慢,生成速率慢,那高温就比较好,所以应该在最大总结晶速率的右边一段
仅供参考
4. 相变储能材料的定义
相变储能材料是指在一定的温度范围内,利用材料本身相态或结构变化内,向环境自动吸收或释放容潜热,从而达到调控环境温度的一类材料。
具体相变过程为:当环境温度高于相变温度时,材料吸收并储存热量,以降低环境温度;当环境温度低于相变温度时,材料释放储存的热量,以提高环境温度。
常见的如力王新材料的相变储能材料在新能源汽车电池中的应用、动力电池包中的应用等,通过相变过程吸收和释放能量,达到控制电池包在最佳应用温度。
5. 固态相变的内容
当一种固相由于热力学条件(如温度、压力、作用于该固体的电场、磁场等)变化成为不稳定的时候,如果没有对相变的障碍,将会通过相结构(原子或电子组态)的变化,转变成更为稳定或平衡的状态,此即发生“固态相变”。在金属学中,相变常指一种组织在温度或压力变化时,转变为另一种或多种组织的过程,如多晶型转变、珠光体相变等。
人类对材料的使用决定于能够得到和利用某些特定结构的微观组织和分布,借以获得在使用条件下(如应力分布、磁场等)所需要的此种材料的加工或使用性能。这种组织结构包括电子组态、原子键合性质、原子或分子组态、构成的晶体结构及其中的晶体缺陷、晶体的形状和分布(晶粒和金相组织),也包括它们当中的组织缺陷。因此研究固态相变对控制金属、合金以及某些非金属材料性能有极为重要的理论和实践意义。
固态相变的研究包括下列几个方面,并可据以将相变作出不同的分类。
相变晶体学──相结构及结构关系 相变晶体学研究相变前后相的结构,这些结构的相互关系,相界面两侧晶体原子排列的匹配的程度,生成相在原来的母相中析出的晶体平面(即惯析面habit plane),以及母相与新相之间的晶体学取向关系(orientation relationship)。如果相变时具有热效应,吸热相将具有较高的内能,键合有所减弱,从而影响一个原子的最近邻和次近邻原子的组态。伯格(M. J.Buerger)根据结构变化涉及的是最近邻、次近邻或更远的原子,以及重组时是否需要原子重新组合,将相变进行分类,并指出需要原子位置的重组和键的破坏的相变,如低碳钢从奥氏体中形成铁素体,将需要较高的激活能,相变的速度较小;而当相变时只发生相对位移、转动或键的畸变时,如奥氏体淬火时转变为马氏体,相变将具有较高速度。
研究相变前后的晶体学取向关系(如相互平行的晶面和晶向)对于相变机理的了解是必要的。这种取向关系和新相析出的形态及其在母相上的析出平面(惯析面),对相变后合金的性能有密切关系。
相变的金相学 宏观材料相变产物的性质,特别是对组织敏感的性质如强度、断裂韧度、延性、超塑性等,除了决定于晶体本身结构及所包含的晶体缺陷(继承母相的或相变时产生的)以及它们所具有的性质外,还决定于相变后组成相的晶粒之间的相互关系,它们的形状大小及其在母相中的分布等因素,如钢中珠光体的粗细(即珠光体中渗碳体和铁素体的厚度)将影响钢的性能。相变的这个研究领域,称为相变的金相学。相变后产物的金相组织,即新相的分布与母相的残留量及分布,由母相及新相的晶体结构,相变的动力学(特别是相变的温度、新相形成的速度),以及合金的成分等因素所控制。研究相变的这些方面及其相互关系是控制合金材料组织和性质的重要手段。金相组织及其性质还受母相的成分不均匀性,溶解或偏聚的杂质,析出的夹杂物及其分布,存在的晶体缺陷(如晶粒间界、位错、层错)以及加热、冷却和形变产生的缺陷等的影响。
相变热力学 相变的发生是由于某一个固相在给定的热力学条件下成为不稳定的物系,该固相就会具有通过结构或成分的变化使物系的自由能下降的趋势。从原子或分子的组态变化来考虑,相变可以有三个基本方式:①结构变化,如熔化、凝固、多晶型转变、马氏体相变、块型转变(massive transformation);②成分的变化,如具有溶解度间隔(solubility gap)的物系中一个相分为两种与原来结构相同而成分不同的相;③有序程度的变化,如黄铜的有序化。大多数转变则兼具两种或三种过程。这些变化都伴有相应的自由能变化(见合金热力学)。
在相变时,物系的自由能保持连续变化,但其他热力学函数如体积、焓、熵等发生不连续变化。根据 Gibbs自由能(即自由焓G)高阶导数发生不连续的情况(阶数),可以将相变相应地分级:相变时体积及熵变化间断的相变为一级相变,如多晶型相变,它们伴有结构变化和相变潜热。焓、热膨胀与压缩系数发生突变的相变为二级相变,如某些有序无序转变。实际上除了超导转变外,一般相变并不严格符合这些定义,而是介乎两者之间。许多铁磁体的居里点则属于二级相变点。
相变热力学主要研究相变发生的条件,其驱动力来源与大小,相变的终点和相变产物的相对稳定性。由于相变潜热比点阵能小得多,相变点及平衡线的理论计算是复杂而困难的。
相变动力学 研究相变的发生和发展,相变速度和停止过程,以及影响它们的因素。许多相变在临界温度(即两相自由能相等的温度)以下用形核及长大的方式进行。在母相中经过一定孕育时间,产生新相的核,这些核常常以一定速率增多,在一定温度下,每个核以一定速率长大,一直到受阻或自由能条件变为不利。由于新相形核时单位体积的自由能减少,而新相表面的表面自由能增加,矛盾统一的结果是新相的晶核必须具有或超过一定临界尺寸(rc)才是稳定的,称为临界晶核。它们继续长大才能导致体系的自由能下降。
临界尺寸的晶核是由原子热运动引起新相组态的起伏所产生, 如N表示单位体积母相中的新相形核地点的总 数,nc为具有临界尺寸的晶核数,ΔGc为形成临界晶核单位体积的自由能 ,k是玻耳兹曼(Boltzmann)常数,T 是转变温 度,则
nc=N exp(-ΔGc/kT)
临界尺寸的晶核出现后,有的长大,有的缩小, 为了获得能够长大的晶核,邻近原子必须向临界晶核表面上 跃迁,使其尺寸超过rc。如这种跃迁的激活能为Ea,则形核率R为
R=A exp[(-ΔGc+Ea)/kT]
温度、压力、成分、形变等对形核率都有重要影响。 上述形核方式假定形核地点均匀分布于母相之中,称为 “均匀形核”。如果母相存在晶体缺陷及界面(包括晶粒间界及孪晶界) 、成分偏析、第二相及各种夹杂物,那么 它们有可能提供有利的形核条件,使晶核在某些地点优先形成, 称为“非均匀形核”。
新相晶体的长大通过临界晶核的增大进行,原子从母相通过界面转移到新相。这种转移可以通过扩散进行, 也可用非扩散位移──改变近邻原子位置来完成, 或兼而有之。晶核的长大可以由体扩散、界面扩散或沿位错扩散 控制,这时长大率,为球状新相的平均尺寸:体扩散为主要原子输运方式时 , 垝∝t1/3;为表面或界面扩散所控制 时,∝t1/2;为位错扩散控制时,则∝t1/5。 如长大由相界面的运动控制时,长大速度VF与长大时间t成线性关系, VF∝t。但此种线性关系并不一定表征长大系界面运动控制 ,如枝晶长大或共析体的长大与时间也具有线性关 系。
新相的形状决定于长大速率的方向性,它受晶面的界面张力、 表面或界面杂质吸附、温度和浓度梯度等影 响。如生铁中石墨沿基面方向长大,成为片状石墨; 如沿垂直于基面方向长大,则成为扇形石墨的复合体,即球 状石墨。
新相的生成量则决定于新相的形核数和长大终止的尺寸。在某些情况下,母相可以完全转变为新相(如珠光体相变,见共析分解),或转变一部分(如脱溶分解);也可以由于新相被晶界、新相周围的母相中产生的应力、范性形变、或成分的变化所限制,终止长大,使新相的增加在达到化学平衡以前停止。
相变的进程受许多因素,如温度、静液压、应力和应变、晶体缺陷、形变速度,以及电场、磁场、重力场等影响。它们通过不同机理影响相变进程,如温度影响两相自由能的变化,扩散速度,获得相变激活能的几率等;晶体缺陷则影响新相生核的地点、扩散通道和扩散机理以及新相长大的助力和阻力等等。
没有成分变化的相变,如铁镍合金的马氏体相变,可以在导致相变的外界条件(如温度)反转时发生逆转,但由于来程相变时能量的消耗或晶体中相变阻力的增加(如晶体缺陷增加),可以使逆转出现滞后现象。
相变机理学 研究相变的方式和分类。由于机理不同,相变可以有许多方式:
扩散型相变 相变以形核和扩散长大方式进行,相变中发生基体原子扩散和成分的变化。这种相变可以有各种形式:
①从过饱和固溶体中析出新相即脱溶。析出时,在新的热力学稳定相生成前可以经过各种介稳状态,如铝铜合金中析出稳定的 CuAl2相以前形成原子异相聚集体,Guinier-Preston区。这种相变称为“连续脱溶”(con-tinuous precipitation)。
②过饱和相分解时,可以从母相内局部开始,向前扩展。其中一相是经过脱溶及再结晶的母相,另一相为新相,称为“不连续脱溶”(discontinuous precipitation)。
③如母相具有二元(或三元)共析成分,则在共析分解温度以下转变为两个(或三个以上)新相,一般具有两相(或三相)相间的共析组织,在钢、铜铝合金中,共析组织经蚀刻后在显微镜下观察具有珠母光泽、称为珠光体,这种相变称为“珠光体相变”。这些分解产物在升温时,通过固溶反应在相变点以上转变成为高温相。
无扩散型相变 又称马氏体型相变。即相变过程中不发生扩散,只通过材料的一定体积的切变,以很高的速度发生晶体结构变化,各原子或分子只有相对位移。这种相变大多数在降温时发生,但也有在恒温下进行的。它不仅在某些纯金属及许多合金如钢中及无机化合物中发生,也在有机化合物中出现,如聚乙烯在应力作用下的斜方晶系向单斜晶系转变(见马氏体相变)。
贝氏体型相变 这是介乎上述两者之间的相变。在这种相变过程中,基体以类似无扩散相变的方式进行,但一部分组元如钢中奥氏体内的碳,发生扩散,从新相的基体脱溶,在新相内析出,或扩散到奥氏体中,或从基体的母相中以形核长大方式析出第二相。由于局部扩散,相变可以在恒温下发生。在温度较低区域,基体的原子运动更接近马氏体(下贝氏体),在较高温度时原子的运动尚有待进一步研究(见贝氏体相变)。
“块型”转变 在某些纯金属或合金中,如纯铁和β- 黄铜,母相原子以扩散方式发生结构变化转入新相,而不发生成分变化,新相长大速度很高,并可以越过母相晶粒界。这种热激活多晶型性相变的产物成块状,最早由格雷宁格(A.B.Greninger)在研究铜铝合金β→α相变时发现,后来由马萨尔斯基(T.B.Massalski)等进行了较细致的研究,所以称为Grininger-Massalski或G-M相变。在英文文献中称为”块型”转变(massive transfor-mation)。这种相变的机理还有待澄清。
有序无序转变 这种转变一般有三种类型:①位置无序化,固体中原子排列可以完全有序、完全无序或两者之间。在有序态时,一个组元的原子均占有晶胞中一定位置,而无序态时则处于任意位置。②取向无序化。③电子或核自旋无序化,如磁转变(铁磁-顺磁)等。
晶体中的缺陷亦可发生位置的有序化,如空位的有序排列。形变后晶体在受热回复时,位错重组为规则排列,导致晶粒中产生晶畦,这种晶畦化现象(polygoniza-tion)也可以认为属于这个类型。
spinodal分解 在二元系合金及玻璃体中,当自由能对成分的二次导数,自由能对成分曲线向下弯时,任何成分起伏将导致自由能下降,这时将自发地发生上坡扩散,形成成分不同的尺寸为几十至几百埃的区域,区域大小随分解温度下降而缩小。吉布斯(J. W.Gibbs)称为亚稳限(the limit of metastability)后来被描述为spinodal,即有两弧相交的尖点的曲线,因而这种转变被称为spinodal分解。有各种译名,也可以称为亚稳分域。
玻璃态及介晶态固体的转变──晶化 (crystalli- zation of amorphous state) 液体过冷形成玻璃体,即非晶态固体,通过其他途径如辐照、气相沉积等也可以形成非晶态。非晶态固体在一定温度下会转变为热力学更为稳定的晶体或微晶。非晶态及微晶的金属和非金属材料具有许多特殊性能,这些性能及晶化都有待进一步研究(见非晶态金属)。
某些物质,主要是具有高度不对称形状的长链有机化合物,在完全液化前经过一系列介晶态(mesomorphic或 paracrystalline phase)。它们具有晶体的X射线衍射象和液体的不能承受剪切力的流变行为,因此,也称为液晶。在介晶态时,长链分子可以平行排列,但链端与链端的键合削弱,使晶体具有层状性质,称为层列相(smectic phase)。在更高温度、层列消失,但保留了链的取向排列,成为向排列(nematic phase),温度继续升高,在一定温度完全液化。有些化合物,可以经过几个层列间相变。
相变机理示意图 对于合金中各类相变,克里斯琴(Christian)曾根据它们的原子运动的异同,图示了它们的关系,附图(见上页)是经过略有增改的示意图。它适用于原子或分子组态发生变化的相变,但不包括电子组态变化的相变。
相变预效应及软模 在扩散相变中,相变发生以前,固溶体中空位或原子聚集、或与位错及其他晶体缺陷结合形成络合体或过渡相。软模(soft mode)是指固体点阵的振动模,由于振动能量量子化的结果,在温度邻近相变点时,其频率平方接近于零。在有些马氏体型相变前、观察到点阵的失稳,即声子模的软化现象。软模也可以在其他相变中观察到:如磁转变(如KCoF3),铁电转变(如SrTiO3),超导转变(如Nb3Sn),金属态-绝缘体相变(如MoO2)。这些效应可以用弹性常数、电阻、弥散 X射线衍射、中子散射、喇曼谱、正电子湮没等进行研究,其结果有助于对相变机理的了解。
相变的应用 相变伴随有物理(包括磁学、电学及介电性质)、力学、化学性质,甚至外形(如形状记忆合金)的变化。可通过这些变化进行相变的研究;而利用相变可以控制材料的性能,并可以利用相变时材料性质的变化制成器件。 临界尺寸的晶核是由原子热运动引起新相组态的起伏所产生,如N表示单位体积母相中的新相形核地点的总数,nc为具有临界尺寸的晶核数,ΔGc为形成临界晶核单位体积的自由能,k是玻耳兹曼(Boltzmann)常数,T 是转变温度,则
nc=N exp(-ΔGc/kT)
临界尺寸的晶核出现后,有的长大,有的缩小,为了获得能够长大的晶核,邻近原子必须向临界晶核表面上跃迁,使其尺寸超过rc。如这种跃迁的激活能为Ea,则形核率R为
R=A exp【(-ΔGc+Ea)/kT】
温度、压力、成分、形变等对形核率都有重要影响。上述形核方式假定形核地点均匀分布于母相之中,称为“均匀形核”。如果母相存在晶体缺陷及界面(包括晶粒间界及孪晶界)、成分偏析、第二相及各种夹杂物,那么它们有可能提供有利的形核条件,使晶核在某些地点优先形成,称为“非均匀形核”。
新相晶体的长大通过临界晶核的增大进行,原子从母相通过界面转移到新相。这种转移可以通过扩散进行,也可用非扩散位移──改变近邻原子位置来完成,或兼而有之。晶核的长大可以由体扩散、界面扩散或沿位错扩散控制,这时长大率,为球状新相的平均尺寸:体扩散为主要原子输运方式时, 垝∝t1/3;为表面或界面扩散所控制时,∝t1/2;为位错扩散控制时,则∝t1/5。如长大由相界面的运动控制时,长大速度VF与长大时间t成线性关系, VF∝t。但此种线性关系并不一定表征长大系界面运动控制,如枝晶长大或共析体的长大与时间也具有线性关系。
新相的形状决定于长大速率的方向性,它受晶面的界面张力、表面或界面杂质吸附、温度和浓度梯度等影响。如生铁中石墨沿基面方向长大,成为片状石墨;如沿垂直于基面方向长大,则成为扇形石墨的复合体,即球状石墨。
6. 热分析中峰高的定义“准基线到热分析曲线出峰的最大距离”,怎么理解是峰顶到准基线的最大垂直距离吗
1、热分析中峰高的定义是“热分析曲线的峰顶到内插基线间的竖直距离”,不是在峰顶位置上向准基线作垂线,而是在峰顶位置上向谱图的基线作垂线,夹在峰顶和内插基线之间的线段是峰高线,因为谱图的基线是谱仪经过对标准物质,如二氧化硅,进行多参数全面调试的结果。如果测试样品热分析曲线的基线是倾斜的,那是有各自样品的、或谱仪对各个样品测试条件上的特殊情况表现的,是属于个案的。内基线可以是准基线的一部分,但也可以不是,内基线应该是从热效应起始点到热效应终止点之间的连线。
具体描述在对你的谱图重画图(附图)中,其中PQ是该峰峰高。
另外,给你点参考:差示扫描量热法的影响因素:
影响DSC的因素主要有样品、实验条件和仪器因素。样品因素中主要是试样的性质、粒度及参比物的性质。有些试样如聚合物和液晶的热历史对DSC曲线也有较大影响。在实验条件因素中,主要是升温速率,它影响DSC曲线的峰温和峰形。升温速率越大,一般峰温越高,峰面积越大、峰形越尖锐;但这种影响在很大程度上还与试样种类和受热转变的类型密切相关;升温速率对有些试样相变焓的测定值也有影响。其次的影响为炉内气氛类型和气体性质,气体性质不同,峰的起始温度和峰温甚至过程的焓变都会不同。试样用量和稀释情况对DSC曲线也有影响。
2、灵敏度一般是指热分析谱仪的灵敏度,比如,差示扫描量热分析就比差热分析的灵敏度高。
因为在差热分析中,当试样发生热效应时,试样本身的升温速度是非线性的。以吸热反应为例,试样开始反应后的升温速度会大幅度落后于程序控制的升温速度,甚至发生不升温或降温的现象;待反应结束时,试样升温速度又会高于程序控制的升温速度,逐渐跟上程序控制温度;升温速度始终处于变化中。而且在发生热效应时,试样与参比物及试样周围的环境有较大的温差,它们之间会进行热传递,降低了热效应测量的灵敏度和精确度。因此,到目前为止的大部分差热分析技术还不能进行定量分析工作,只能进行定性或半定量的分析工作,难以获得变化过程中的试样温度和反应动力学的数据。
差示扫描量热分析法就是为克服差热分析在定量测定上存在的这些不足而发展起来的一种新的热分析技术。该法通过对试样因发生热效应而发生的能量变化进行及时的应有的补偿,保持试样与参比物之间温度始终保持相同,无温差、无热传递,使热损失小、检测信号大。因此在灵敏度和精度方面都大有提高,可进行热量的定量分析工作。
谱仪灵敏度是仪器操作人员调试的,是与谱仪的性能、维护效果有关。对送样者获得的谱图有关的是灵敏度高的谱仪对热效应的响应的滞后时间要小些;灵敏度低的谱仪测试出来的热效应峰要比真实的所发生的时间滞后时间要多些。
7. 相变储能材料的发展历史
相变储能建筑材料
相变储能建筑材料 在其物相变化过程中,可从环境中吸收热(冷)量或向环境中放出热量,从而达到能量储存和释放及调节能量需求和供给失配的目的。它兼备普通建材和相变材料两者的优点,能够吸收和释放适量的热能;能够和其他传统建筑材料同时使用;不需要特殊的知识和技能来安装使用蓄热建筑材料;能够用标准生产设备生产;有显著的节能降耗效应,在经济效益上具有竞争性。
相变储能建筑材料应用于建材的研究始于1982年,由美国能源部太阳能公司发起。20世纪90年代以PCM处理建筑材料(如石膏板、墙板与混凝土构件等)的技术发展起来了。随后,PCM在混凝土试块、石膏墙板等建筑材料中的研究和应用一直方兴未艾。1999年,国外又研制成功一种新型建筑材料-固液共晶相变材料,在墙板或轻型混凝土预制板中浇注这种相变材料,可以保持室内温度适宜。另欧美有多家公司利用PCM生产销售室外通讯接线设备和电力变压设备的专用小屋,可在冬夏天均保持在适宜的工作温度。此外,含有PCM的沥青地面或水泥路面,可以防止道路、桥梁、飞机跑道等在冬季深夜结冰。
国内外研究现状
国外对相变储能材料的研究工作始于20世纪60年代。最早是以节能为目的,从太阳能和风能
的利用及废热回收,经过不断的发展,逐渐扩展到化工、航天、电子等领域。近年来最主要的研究和应用集中在建筑物的集中空调、采暖及被动式太阳房等领域。国外研究机构和科研人员对蓄热材料的理论研究工作,尤其是对蓄热材料的组成、蓄热容量随热循环变化情况、相变寿命、储存设备等进行了详细的研究,在实际应用上也取得了很大进展。
相对于已经进入实用阶段的发达国家,我国在20世纪70年代末80年代初才开始对蓄热材料进行研究,所以国内相变储能材料的理论和应用研究还比较薄弱。上世纪90年代中期以来,国内研
究重点开始转向有机相变材料和复合定形相变材料的研究开发。
最新的研究进展
1 建筑节能领域
相变储能材料作为一种热能储存材料在建筑节能领域得到了广泛应用,如相变混凝土、相变墙
板等。它通过相变材料的相变过程储存能量,从而实现对建筑的温度调节、节省电能等。
吴晓琳等采用聚氨酯硬质泡沫作为封装材料,十八烷为相变材料,以自制纳米氧化硅作为稳定剂与成核剂,采用原位封装的方式制备了一种聚氨酯复合相变储能材料。结果表明该聚氨酯基复合相变材料具有微纳米级均匀的微观结构,相变材料均匀地分布在聚氨酯中,相变特性不受聚氨酯
的影响,具有较高的结构稳定性。唐正生等将浸渍有Na2SO4的稻秆与特定组成的硅酸盐水泥浆体拌合,经模压制备出了一种稻秆/Na2SO4定型相变板材。测试结果表明该板材具有强度高、阻燃性好、蓄热密度大等优点,且经实验证实稻秆能装载自身质量4的Na2SO4·10H2O,板材经30次相变循环后质量损失为1.87%,因此具有很高的实际应用价值。
2 电子信息领域
近年来,电子技术的迅速发展,使电子设备越来越趋向于微型化、高集成化和大功率化,抗热
冲击和使用寿命等问题成为制约电子技术发展的瓶颈,因而相变技术被应用到了电子信息领域,并逐渐成为研究的热点。
高学农等采用物理吸附法制备了一种石蜡/膨胀石墨复合相变储能材料,具有较高的相变焓和良好的传热性能。将其应用于电子器件的热管理中,通过模拟芯片实验研究了该石蜡/膨胀石墨复合
相变材料控温电子散热器的性能,结果表明可有效降低模拟芯片的升、降温速率,延长散热器的控温时间,降低电子器件因温度瞬间升高而烧坏的可能性,实现对电子器件的保护。
中科院上海微系统与信息技术研究所经过多年努力,发现了自主SiSbTe体系相变材料,
了SiSbTe具有低于传统Ge2Sb2Te5的功耗、更高的数据保持力和更快的相变速度。且经过工程化反复验证,确定了SixSb2Te3体系,当x在3-3.5区间内,PCRAM单元在数据保持能力、粘附能力、体积变化、疲劳使用寿命、操作可靠性、功耗等方面均优于Ge2Sb2Te5,并已在12寸工艺平台上进行了实验。该材料体系的发现对于打破国际技术垄断,推动我国自主开发的PCRAM芯片具有重要的学术价值和商业价值。
3纤维纺织领域
相变纤维材料的开发为高功能的智能纺织品研究提供了新的途径。相变纤维及其纺织品可以满足消费者在“多功能”、“舒适性”方面的要求,因而具有很大的应用前景。
韩娜等以正构烷烃和聚合物相变材料为芯层,聚丙烯为纤维的皮层,采用双组分熔融复合熔融纺丝法制备储热调温纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热仪(DSC)和单纤维电子强力仪等观察纤维的形貌,研究纤维的热力学性能和力学性能。结果表明:纤维的结构致密,具有明显的皮芯分界,相变材料质量分数为28%时,纤维的热焓可达到36~40 J/g,对纤维进行2.75倍的牵伸后处理,断裂强度和伸长率分别为2.3 cN/dtex和29%,可满足纺织服装的应用要求。
张梅等[13]利用静电纺丝法制备了一种具有相变性能的PVA/PEG复合纳米纤维,并对制备工艺参数进行了优化。结果表明,PVA/PEG共混溶液通过静电纺丝可获得分布较均匀的复合纤维,但PEG的存在影响PVA的成纤效果,其中PVA/PEG的百分含量为4:6的混合溶液成纤较好;通过纺丝参数的研究,确定了最佳的纺丝条件,15Kv/10CM;PVA/PEG复合纳米纤维具有可逆的相转变过程,Tm和Tc值与PVA/PEG质量百分含量和PEG2000与PEG4000的共混比例有关。
4军事领域
由于相变材料具有高的储能密度,并且在吸热(放热)过程中具有温度不变的特性,因而在热红外伪装和热红外假目标方面也有广阔的应用前景.
孙文艳等采用微胶囊技术,对正十四烷、正十八烷、石蜡3种相变材料进行封装,将其制成红外隐身涂料并应用于军事目标中,以控制目标表面热惯量及表面温度,消除或降低目标与背景的红外辐射差别,从而实现了对背景红外特征的模拟。将制备的涂料涂覆在卡车模型上,结果表明在
荒漠丘陵热图背景下明显提高了目标的红外隐身性能。
未来展望以及发展趋势
随着人们对节能问题的日益重视以及环境保护意识的逐步增强,相变储能材料必将在将来发挥更大的作用,其应用前景也会越来越广阔。但是,目前在相变材料研发的过程中仍有许多需要解决的问题,如稳定性差、寿命短等,因此相变材料未来的研究重点是根据环境条件要求,研制出具有合适的相变温度与相变焓,并且能够长期使用,物理化学性能稳定、经济环保的相变材料。
8. 热分析中峰高的定义是“准基线到热分析曲线出峰的最大距离”,怎么理解是最大垂直距离吗
1、热分析中峰高的定义是“热分析曲线的峰顶到内插基线间的竖直距离”,不是在峰顶位置上向准基线作垂线,而是在峰顶位置上向谱图的基线作垂线,夹在峰顶和内插基线之间的线段是峰高线,因为谱图的基线是谱仪经过对标准物质,如二氧化硅,进行多参数全面调试的结果。如果测试样品热分析曲线的基线是倾斜的,那是有各自样品的、或谱仪对各个样品测试条件上的特殊情况表现的,是属于个案的。内基线可以是准基线的一部分,但也可以不是,内基线应该是从热效应起始点到热效应终止点之间的连线。
具体描述在对你的谱图重画图(附图)中,其中PQ是该峰峰高。
另外,给你点参考:差示扫描量热法的影响因素:
影响DSC的因素主要有样品、实验条件和仪器因素。样品因素中主要是试样的性质、粒度及参比物的性质。有些试样如聚合物和液晶的热历史对DSC曲线也有较大影响。在实验条件因素中,主要是升温速率,它影响DSC曲线的峰温和峰形。升温速率越大,一般峰温越高,峰面积越大、峰形越尖锐;但这种影响在很大程度上还与试样种类和受热转变的类型密切相关;升温速率对有些试样相变焓的测定值也有影响。其次的影响为炉内气氛类型和气体性质,气体性质不同,峰的起始温度和峰温甚至过程的焓变都会不同。试样用量和稀释情况对DSC曲线也有影响。
2、灵敏度一般是指热分析谱仪的灵敏度,比如,差示扫描量热分析就比差热分析的灵敏度高。
因为在差热分析中,当试样发生热效应时,试样本身的升温速度是非线性的。以吸热反应为例,试样开始反应后的升温速度会大幅度落后于程序控制的升温速度,甚至发生不升温或降温的现象;待反应结束时,试样升温速度又会高于程序控制的升温速度,逐渐跟上程序控制温度;升温速度始终处于变化中。而且在发生热效应时,试样与参比物及试样周围的环境有较大的温差,它们之间会进行热传递,降低了热效应测量的灵敏度和精确度。因此,到目前为止的大部分差热分析技术还不能进行定量分析工作,只能进行定性或半定量的分析工作,难以获得变化过程中的试样温度和反应动力学的数据。
差示扫描量热分析法就是为克服差热分析在定量测定上存在的这些不足而发展起来的一种新的热分析技术。该法通过对试样因发生热效应而发生的能量变化进行及时的应有的补偿,保持试样与参比物之间温度始终保持相同,无温差、无热传递,使热损失小、检测信号大。因此在灵敏度和精度方面都大有提高,可进行热量的定量分析工作。
谱仪灵敏度是仪器操作人员调试的,是与谱仪的性能、维护效果有关。对送样者获得的谱图有关的是灵敏度高的谱仪对热效应的响应的滞后时间要小些;灵敏度低的谱仪测试出来的热效应峰要比真实的所发生的时间滞后时间要多些。
9. 谁能给一下大学物理化学的应考公式和概念啊!
俄滴神哪~楼上那位仁兄还真是搞笑啊~~呵呵呵~~~
1. 气体的性质
1.1理想气体状态方程
1.2理想气体混合物
1.3真实气体状态方程(范德华方程)
1.4气体的液化及临界参数
1.5对比参数、对应状态原理及普遍化压缩因子图
2. 热力学基础
2.1热力学基本概念
2.2热力学第一定律
2.3恒容热、恒压热、焓
2.4热容、恒容变温过程、恒压变温过程
2.5热力学第一定律在单纯状态变化(等温、等压、等容、绝热、节流膨胀)过程中的应用
2.6热力学第一定律在相变化变化(可逆相变、不可逆相变)过程中的应用
2.7 化学计量数、反应进度
2.8标准摩尔生成焓、标准摩尔燃烧含及由标准摩尔生成焓和标准摩尔燃烧焓计算标准摩尔反应焓变
2.9盖斯定律及其应用
2.10卡诺循环
2.11熵、热力学第二定律及自发性的判断
2.12单纯pVT变化熵变的计算
2.13相变过程熵变的计算
2.14热力学第三定律和化学变化过程熵变的计算
2.15亥姆霍兹函数和吉布斯函数及其函数変计算
2.16热力学函数关系式
3.化学平衡
3.1偏摩尔量和化学势
3.2气体组分的化学势
3.3化学平衡条件与理想气体化学反应的标准平衡常数
3.4化学反应的等温方程
3.5多项反应的化学平衡
3.6温度对标准平衡常数的影响
3.7温度、压力、浓度、惰性组分等因素对理想气体化学平衡的影响
3.8逸度与逸度因子
3.9真实气体反应的化学平衡及压力对真实气体化学平衡的影响
3.10平衡常数及平衡组成的计算
4.相平衡
4.1相律
4.2单组分两相平衡时温度与压力的关系
4.3水的相图
4.3拉乌尔定律和亨利定律
4.4理想液态混合物、理想稀溶液及稀溶液的依数性
4.5活度及活度因子
4.6液态多组分系统中各组分的化学势
4.7杠杆规则
4.8二组分理想液态混合物的气-液平衡相图
4.9二组分真实液态混合物的气-液平衡相图
4.10二组分液态部分互溶系统的液 - 液平衡相图
4.11简单二组分凝聚系统相图
4.12生成稳定化合物与不稳定化合物的二组分凝聚系统相图
4.13二组分固态部分互溶系统液-固平街相图
4.14二组分固态互溶系统液-固平衡相图
4.15三组分系统液-液平衡相图
5.统计热力学基础
5.1独立子系统、相依子系统、离域子系统
5.2粒子各种运动形式的能级及能级的简并度
5.3能级分布分布与状态分布
5.4微态数及系统的总微态数
5.5等几率原理、最概然分布与平衡分布
5.6玻耳兹曼分布
5.7粒子配分函数的析因子性质及粒子配分函数的计算
5.8系统的热力学能与配分函数的关系
5.9系统的摩尔定容热容与配分函数的关系
5.10系统的熵与配分函数的关系
5.11其它热力学函数与配分函数的关系
5.12理想气体反应的标准平衡常数
6.电化学
6.1电解质溶液的导电机理及法拉第定律
6.2离子的迁移数
6.3电导、电导率和摩尔电导率
6.4电导测定在电解质解离度及解离常数、难溶盐溶解度计算中的应用
6.5强电解质的活度和活度因子
6.6离子强度、德拜-休克尔极限公式
6.7可逆电池及其表达式
6.8可逆电池电动势的测定
6.9可逆电池热力学
6.10电动势的产生
6.11电极电视机电极反应的能斯特方程
6.12电极的种类及电动势计算
6.13电动势测定的应用(氧化还原反应的平衡常数、难溶盐溶度积及溶液pH的确定)
6.14电化学反应速率与电流密度
6.15分解电压与析出电势
6.16极化作用与超电势
6.17超电势测定与计划曲线
6.18电解时的电极反应
6.19电化学腐蚀与防护
7.界面现象与胶体
7.1界面张力与表面积不是吉布斯函数
7.2弯曲液面的附加压力与弯曲液面的蒸汽压
7.3溶液的表面吸附与吉布斯吸附等温式
7.4表面活性剂及种类
7.5气固表面上的吸附与兰格缪尔吸附等温式
7.6液-固界面现象与液-液界面现象
7.7胶团的结构、胶体的性质及稳定性
8.化学动力学
8.1化学反应的反应速率的表示及测定
8.2速率方程与数率常数
8.3简单级数反应的动力学方程
8.4速率方程的确定
8.5典型复合反应的动力学特征
8.6复合反应动力学处理的近似方法
8.7链反应动力学
8.8温度对反应速率的影响
8.9气体反应的碰撞理论
8.10溶液反应、催化反应及光化反动力学
二、考试要求
1. 气体的性质
掌握理想气体状态方程和混合气体的性质(组成的表示、分压定律、分容定律)。了解实际气体的状态方程(范德华方程)。了解实际气体的液化,临界性质。了解对应状态原理与压缩因子图。
2. 热力学基础
理解系统、环境、平衡态、状态函数、可逆过程等基本概念。掌握状态函数及可逆过程的意义和特点。明确功和热与过程有关及其传递方向以正、负号表示。
明确热力学能、焓、熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函数、标准生成焓、标准熵及标准生成吉布斯函数的定义。掌握熵的统计意义。
理解热力学第一、第二、第三定律的文字表述、数学表达式及意义。掌握用熵、吉布斯函数、亥姆霍兹函数判别过程变化的方向及限度的方法。掌握在物质的PVT变化、相变化及化学变化过程中热、功和各种状态函数变化值的计算。能熟练运用热容、标准生成焓、标准燃烧焓、标准熵、相变热、蒸气压等热热力学数据及盖斯定律和基尔霍夫定律进行一系列计算。了解卡诺循环的意义。
理解并会用热力学基本方程。了解麦克斯韦关系式的推导。
3. 化学平衡
理解偏摩尔量及化学势概念。明确标准平衡常数的定义。了解等温方程和等压方程的推导,并掌握其应用。
会用热力学数据计算平衡常数及平衡组成。能判断一定条件下化学反应可能进行的方向。分析温度、压力、组成等因素对平衡的影响。
了解同时平衡及处理方法。
了解逸度和逸度因子的概念及其简单计算。了解实际气体化学平衡。
4.相平衡
理解相、组分数、自由度及相律的意义并会应用相律。
理解拉乌尔定律、亨利定律和稀溶液的依数性,并掌握其有关计算。
了解液相多组分系统中各组分化学势的表达式。
了解活度和活度因子的概念及活度的简单计算。
掌握水的相图、克拉佩龙方程和克拉佩龙-克劳休斯方程,并会用这两个方程进行有关计算。
以二组分气-液相平衡的P-X图、T-X图及简单共熔物的二组分液-固系统相
平衡图为重点掌握相图的绘制及其应用。能用杠杆规则进行分析与计算。
了解三组分系统液-液相图的绘制。
5. 统计热力学基础
了解统计热力学的基本假定。掌握统计热力学的基本术语。
理解玻尔兹曼分布的意义并会用玻尔兹曼公式于有关计算。
明确配分函数的意义及配分函数的析因子性质。掌握粒子配分函数的计算方法。
理解热力学函数与粒子配分函数的关系。掌握用吉布斯自由能函数及焓函数计算理想气体反应的标准平衡常数的方法。
6. 电化学
理解电导率、摩尔电导率的定义及离子独立运动定律,掌握电导率计算、离子独立移动定律及电导测定的一些应用。
理解离子强度、离子平均活度及平均活度因子的概念。了解离子氛的概念,会用德拜-休克尔极限公式。
理解电解质的活度及活度因子的意义及其计算方法。并会使用德拜-休克尔极限公式。
明确可逆电池的含义,掌握电池表达方法。
明确温度对电动势的影响,掌握电池电动势E的测定在计算电池反应的△rGm、△rHm、△rSm、平衡常数、电解质溶液活度及溶液pH方面的应用。
掌握标准电极电势的概念。能熟练地应用能斯特方程计算电极电势和电池的电动势。
明确分解电压和析出电势的含义。了解极化及其产生原因,明确超电势的概念。了解浓差超电势和活化超电势的概念,掌握明确电解时的电反应。
7.界面现象与胶体
明确液体表面张力和比表面吉布斯函数的概念。了解表面张力与温度的关系。理解润湿、接触角、附加压力、弯曲液面蒸汽压等概念及其与表面张力的关系,掌握拉普拉斯方程和开尔文公式的应用及杨氏方程和毛细现象的有关计算。
了解溶液界面的吸附及表面活性剂结构特性、分类及其应用。理解吉布斯吸附等温式并会应用。
了解物理吸附与化学吸附的含义和区别。理解兰格缪尔单分子层吸附理论,掌握兰格缪尔吸附等温式。
了解胶体的动力性质、光学性质、电学性质,掌握胶团的结构,了解溶胶稳定性特点及电解质对溶胶稳定性的影响,能判断电解质聚沉能力的大小。
8. 化学动力学
理解反应速率、消耗速率和生成速率的定义,明确基元反应、速率常数、反应级数、反应分子数等基本概念,掌握质量作用定律及其适用范围。
掌握具有简单级数的反应的动力学方程和特征,并能够由实验数据确定简单反应的级数,建立速率方程。
理解典型复合反应(对峙反应、平行反应和连串反应)的特征及其动力学处理方法。会用定态近似法、平衡态近似法、选取控制步骤法等复合反应动力学处理中的近似方法。了解链反应的特点及爆炸的原因。
明确温度、活化能对反应速率的影响,理解阿仑尼乌斯经验式中各项的含义,熟练运用理解阿仑尼乌斯经验式计算Ea、A、k等物理量。掌握催化作用的特点。对溶液反应、酶催化反应、气-固相催化反应、光化学反应的动力学有一般的了解。
ps:以上为某校物化考研大纲。虽说是考研,但都较基本,值得参考一下。
推荐书目:1《物理化学》(第二版),王光信、刘澄凡、张积树编,化学工业出版社,2001年。
2《物理化学》(第四版),天大物化教研室编,高教出版社,2006。
10. 液体的蒸发快慢与液体浓度有关吗 有什么样的关系
没有关系。液体蒸发的快慢,与与液体的种类有关系、与液体表面积的大小有关系、专与液体表面的气体流动速属度有关系、与液体温度有关系。
蒸发
定义1:物质从液态转化为气态的相变过程。 所属学科:大气科学-大气物理学。
定义2:水由液态或固态转化为气态的相变过程。 所属学科:地理学-水文学。
定义3:发生在液体表面的汽化。 所属学科:电力-通论。
定义4:液态水转化为气态水,逸入大气的过程。 所属学科:电力-通论。
定义5:温度低于沸点时,从水面、冰面或其他含水物质表面逸出水汽的过程。 所属学科:水利科技-水文、水资源-陆地水文学。
定义6:物质从液态转化为气态的相变过程。 所属学科:资源科技-气候资源学。
蒸发和沸腾都是汽化现象,是汽化的两种不同方式。蒸发是在液体表面发生的汽化过程,沸腾是在液体内部和表面上同时发生的剧烈的汽化现象。溶液的蒸发(evaporation)通常是指通过加热使溶液中一部分溶剂汽化,以提高溶液中非挥发性组分的浓度(浓缩)或使溶质从溶液中析出结晶的过程。通常,温度越高、液面暴露面积越大,蒸发速率越快;溶液表面的压强越低,蒸发速率越快。