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材料研究

无容器凝固作为一种利用相选择凝固来开发亚稳相、单晶和玻璃体等新材料的新途径,一种通过细化组织获得纳米材料及提高性能的新方法,和一种测试高温熔体热物性的新技术,越来越受到世界各国材料科学界的关注。

无容器悬浮凝固,由于不受容器壁的外来核的影响,不但可避免不纯物的混入,提高材料纯度,而且还可以控制熔体在熔点以下保持液状,获深过冷液体。

国际空间站已开始利用电磁悬浮和静电悬浮装置进行高温材料的无容器凝固实验, 中国未来的空间站也将建设无容器实验装置,世界各国科学家都期待着在宇宙空间利用无容器凝固获得前所未有的科学成果。

但是空间实验的成功必须以地面的科学实验为基础,所以我们在地面开发了以气体悬浮和静电悬浮为主的悬浮装置,利用激光加热后进行快速无容器凝固,制备新型无机功能材料。目前已经成功应用在:

1、利用无容器凝固技术制备的六方晶系BaTiO3单晶,极其微量元素变化形成的晶体结构的不完整性使得室温中介电常数升到10万以上,被期待用于新型超小型高介电多层陶瓷电容。

2、利用无容器凝固技术制备的新型铁电体BaTi2O5的玻璃体,具有特殊的TiO5的五配位体,通过元素添加,其折射率可达2.4,类似于钻石,并具有强烈的上转换发光效应,是一种具有巨大潜在市场的新型光学材料。