Journal of Materiomics 2018年第4期目录及摘要

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1.Review article

Lead-free textured piezoceramics using tape casting: A review

流延法制备无铅织构压电陶瓷—综述

Alain D. Moriana, Shujun Zhang

Pages 277-303

本文探究了单晶的替代材料—织构化无铅压电陶瓷的发展，重点关注了模板晶粒生长（TGG）和反应模板晶粒生长（RTGG）技术。阐述了使用模板引导和定向使陶瓷晶粒具有相同晶体取向，其压电性能接近对应的单晶的性能,以及蕴含的机理。对制备过程进行了深入调查，重点集中于流延工艺过程和有关陶瓷基体中模板晶种排列的多种参数变量。织构陶瓷的压电和铁电性能是多种因素共同作用的结果,应是所有参数的函数,应综合考虑流延过程，浆料成型，烧结制度，模板性能等因素对性能的贡献。

2.Review article

Low-costand environmentally benign selenides as promising thermoelectric materials

低成本、环境友好的硒化物：有前景的热电材料

Tian-Ran Wei, Chao-Feng Wu, Fu Li, Jing-Feng Li

Pages 304-320

开发由地球储量丰富和低毒性元素组成的高性能热电材料已经成为了热电领域的一种流行趋势。在这些众多的化合物中，氧化物和硫化物类似于碲化物，具有质量轻、价格便宜、绿色环保的优势，因而被广泛研究、总结和分类。然而，硒化物大家族具有更优异的电性能，更低的热导率和更高的热电转化效率，但却没有被专门探讨过。本综述中，介绍了二元和多元硒化物的最新进展,包括传统PbSe ,类液体状Cu₂Se 、层状SnSe 、类金刚石和无序的多元化合物。基于环境问题，从化学键、传输性能和表现，探讨了硒化物的特点。并把重点放在了“成分-结构-制备工艺-性能” 的关系上，也分析了很多有趣的问题。最后，探讨了硒化物热电材料面临的挑战，提出了可能的优化方法。

3.Research article

Microstructure engineering beyond SnSe_1-xS_x solid solution for high thermoelectric performance

基于SnSe_1-xS_x固溶体之上的微结构设计以获得高热电性能

Miaomiao Li, Hezhu Shao, Jingtao Xu, Qingsong Wu, Xiaojian Tan, Guoqiang Liu, Min Jin, Haoyang Hu, Huajie Huang, Jianfeng Zhang, Jun Jiang

Pages 321-328

近年来，SnSe作为一种有前景的环境友好的IV-VI族热电材料引起了广泛的关注。在本工作中，SnS与Na掺杂的SnSe固溶形成合金，以降低热导率获得更好的热电性能。与先前的报道相一致，晶格常数和禁带宽度随着SnS的增加呈现线性变化，说明形成了SnSe_1-xS_x固溶体。然而，我们也观察到了明显的SnS的纳米析出物，表明合金中存在相分离。此外，随着SnS量的增多，晶粒尺寸也有明显的减小。第一性原理计算结果表明纳米析出相的形成是由于当SnSe_1-xS_x中x较小时，形成能为正。通过结构设计，SnSe1-xSx样品中的晶格热导率得到了大幅的降低，Na_0.03Sn_0.97Se_0.7S_0.3在816 K时获得了1.35的ZT值。

4.Research article

Enhanced thermoelectric performance of two dimensional MS2 (M = Mo, W) through phase engineering

通过相工程提高二维MS₂（M=Mo，W）的热电性能

Bin Ouyang, Shunda Chen, Yuhang Jing, Tianran Wei,Shiyun Xiong, Davide Donadio

自从成功合成单层的MS₂（M=Mo，W）被首次报道以来，单层MS₂作为一种热电材料的潜在应用已经得到了广泛研究。然而，纯的2H相中相当大的带隙和高晶格热导率阻碍了性能的提升。最近在MS₂中发现的同质多晶为材料的设计提供了新的机会。在本工作中，我们通过第一性原理计算研究了2H和1T‘相中的声子和电子传输性质。我们发现在从2H到1T‘的相变时，电子传输性能得到了极大的增强，而晶格热导则降低了数倍。这些特征使得MoS₂和WS₂的功率因子分别提升了1个数量级和3倍。同时，1T′-MoS₂和1T′-WS₂在低温时的无量纲优值可以达到0.33和0.68。这些发现表明了单层MS₂在1T′相时可以作为一种应用于热电器件的有前景的材料。同时，这项工作表明了相工程技术可以在材料设计中引入一个重要的控制参数。

5.Research article

Germanium isotope effect induced guest rattling and cage distortion in clathrates

锗同位素效应引起的络合物中客体原子局域震荡和笼状畸变

Ran Ang, Zhengshang Wang, Shang-Fei Wu, Pierre Richard, Zhenzhong Yang, Lin Gu, Gang Mu, Jingtao Xu, Ning Liu, Jun Tang

Pages 338-344

金属间笼型化合物是一类具有笼状结构、客体原子可以非简谐运动的化合物，这些特征为这类材料提供了独特的热电性能。然而，局域震荡声子的动力学和原子本质以及他们与电子结构之间的相互作用尚未完全得到理解。在本文中，我们报道了锗的同位素效应可以触发笼型化合物Ba₈Ga₁₆Ge₃₀（BGG）中的本征客体原子的局域震荡以及笼结构的变形。拉曼散射光谱和先进的电子显微镜分析表明了原子级的锗同位素效应引起了在6d位置处的偏心局域震荡以及十四面体的变形，这种变形对于n型BGG是各向异性的，但是对于p型BGG是各向同性的。目前的研究表明，大的n型锗同位素效应源于强的电子-声子耦合，这为通过原子同位素工程操纵声子的动力学运动开辟了一条新途径。

6.Research article

Softphonon modes and diffuse scattering in Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃ relaxor ferroelectrics 

Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃驰豫铁电体的软声子模和漫反射

Qian Li, Sergey Danilkin, Guochu Deng, Zhengrong Li, Ray L.Withers, Zhuo Xu, Yun Liu

Pages 345-352

利用三轴弹性和非弹性中子散射研究了0.29Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃-0.45Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.26PbTiO₃单晶。弹性漫散射表明了该系统中存在纳米极性微区（PNR’s）。纳米极性微区在Burns温度(T_B ∼630 K)时开始出现，在温度降低至100K的过程中其数量和尺寸逐渐增加。300K时，在HK0散射面观察到了特征的蝴蝶型和椭球型漫散射图谱。沿[110]方向的极化使散射图谱出现了显著的不对称性，平行于电场方向的部分增强，垂直于电场方向的部分减弱。实验测试了[100]和[110]方向的几个低能量声子分支。重要的是，在沿实空间[1-10]方向极化的[110]横声学(TA)声子和[100]横声学声子中确认了PNR-声学声子的耦合效应。这种耦合是各向异性的，且与PNR的分布相关，同时还受到PNR相对尺度和声子波矢的影响。在靠近布里渊区中心的[100]和[110]横向光学(TO)分支上观察到了“瀑布”现象。这种光学声子表现为能量最低的，布里渊区中心的软TO模，在T_B温度以下时，其能量的平方随着温度的降低呈线性增加。

7.Research article

Ferroelectric,magnetic, and optical properties of Aurivillius compound Bi₅FeTi_2.5Co_0.5O₁₅

Aurivillius 化合物Bi₅FeTi_2.5Co_0.5O₁₅的铁电，铁磁和光学性能

Hui Sun, Yuying Wu, Xi Xie, Yuxi Lu,Tianshu Yao, Jiansheng Zhong, Xiaobing Chen

Pages 353-359

采用溶胶凝胶法成功制备了Bi₅FeTi_2.5Co_0.5O₁₅(BFTC)陶瓷。这一材料在室温时同时表现出了可见光响应，铁电和弱铁磁有序性。通过紫外-可见漫反射吸收光谱确定其具有2.06 eV的较窄带隙。X射线光电子能谱结果表明，样品中的Fe离子为3 +和2 +价态，而掺杂的Co离子为2 +价态。BFTC样品在〜552 K处经历类铁磁相变。弱铁磁性产生的主要原因是Fe基和Co基亚晶格通过Dzyaloshinskii-Moriya（DM）相互作用机制进行的自旋倾斜。介电损耗和介电常数表现出介电弛豫的特性，这是氧空位跃迁造成的。这些结果揭示了许多潜在的物理现象，开辟了设计新型太阳能转换器件和多铁材料应用的新途径。

8.Research article

Localphenomena at grain boundaries: An alternative approach to grasp the role ofoxygen vacancies in metallization of VO₂

_{晶界处的局域现象：一种追踪氧空位在VO2金属化中作用的方法}

Wanheng Lu, Lai-Mun Wong, Shijie Wang, Kaiyang Zeng

Pages 360-367

二氧化钒(VO2)在近室温时，经历了从绝缘体到过渡金属(MIT)的转变，并且伴随着从单斜晶（M）结构到金红石（R）结构的相转变,这是许多基于VO₂的功能器件的应用基础。VO₂的MIT相变和VO₂基器件功能可以通过多种化学和物理激励来控制。这些外部激励通常会不可避免地引入缺陷，例如氧空位。然而，由于V-O系统对合成具有不同氧空位浓度的稳定VO₂很困难，导致氧空位对VO₂的相变和电阻的影响尚不完全清楚。氧空位是VO₂的典型缺陷之一，可能会集中在晶界处。因此晶粒内部和晶界之间可能存在氧空位的浓度梯度。研究晶界处的局域现象可以为探究氧空位对VO₂相变的影响提供切入点。扫描探针显微镜（SPM）技术是研究晶界处局域现象的有效手段，它可以探测纳米尺度的结构和各种性质。本工作中，采用了一系列SPM技术，包括原子力显微镜（AFM），导电AFM（c-AFM），电化学应变显微镜（ESM）和开尔文探针力显微镜（KPFM）来测量表面结构，电阻，氧空位浓度的变化以及晶粒内部和晶界之间的功函数。研究证明，对于大多数情况，由于氧空位聚集在晶界处，晶界处的电阻和功函数都较低。此外，在沉积的VO₂薄膜中观察到由电场引起的电阻变化，这可能与氧空位的产生/湮灭有关，而不是与电荷注入有关。这项工作通过研究晶界局域现象，证明了氧空位在VO₂相变中的作用，也为电场下VO₂的电阻变化提供了新的见解。

9.Research article

Influenceof (Mg_1/3Nb_2/3)complex substitutions on crystal structures and microwave dielectric propertiesof Li₂TiO₃ceramics with extreme low loss

（Mg_1/3Nb_2/3）取代对极低损耗Li₂TiO₃陶瓷晶体结构和微波介电性能的影响

Huan-Huan Guo, Di Zhou, Li-Xia Pang, Jin-Zhan Su

Pages 368-382

通过传统固相反应法合成了Li₂Ti_1-x（Mg_1/3Nb_2/3）_xO₃（0.1≤x≤0.35）固溶体，并进行了系统性地研究。在0.1≤x≤0.25的组成范围内，形成单斜岩盐结构固溶体。当x增加到0.3时，观察到从单斜相到立方相的相变，以及有序-无序相变。当x从0.1增加到0.35时，Li₂Ti_1-x（Mg_1/3Nb_2/3）_xO₃陶瓷的微波介电常数（ε_r）和共振频率温度系数（TCF）分别从21.0线性下降到18.6，从+ 27.1下降到-19.4 ppm /°C。在1170℃烧结的Li₂Ti_0.75（Mg_1/3Nb_2/3）_0.25O₃陶瓷显示出高性能的微波介电性能，ε_r~19.6，Qf（Q =品质因数= 1 /介电损耗; f =谐振频率）~109,770 GHz（7.7GHz）和接近零的TCF~ +1.2 ppm/°C。此外，埋烧工艺可以减少锂的挥发，从而有效降低Li₂Ti_0.75（Mg_1/3Nb_2/3）_0.25O₃陶瓷的孔隙率，使Li₂Ti_0.75（Mg_1/3Nb_2/3）_0.25O₃陶瓷有希望得到应用。通过选区电子衍射图，高分辨透射电子显微镜，拉曼光谱和远红外光谱，详细研究了晶体结构与微波介电性能之间的关系。

10.Research article

Phonon characteristics and dielectric properties of BaMoO₄ ceramic

BaMoO₄陶瓷的声子特性和介电性能

En-Cai Xiao, Jianzhu Li, Jing Wang, Chao Xing, Mei Guo, Hengyang Qiao, Qing Wang, Ze-Ming Qi, Gang Dou, Feng Shi

Pages 383-389

用常规固态烧结方法制备了BaMoO₄陶瓷。通过分析X射线衍射数据，观察到样品是具有四方白钨矿结构的纯BaMoO₄。扫描电子显微镜表明样品致密，且晶粒均匀。通过拉曼光谱和远红外反射光谱分析其声子模式并研究了其声子特性。通过四参数半量子模型以及Clausius-Mosotti方程和阻尼方程计算了样品的本征性质，结果分别为ε_r= 9.388，tan δ= 4.760×10^-4，ε_r= 9.798，tan δ= 6.445×10^-4，与实验值吻合良好（ε_r= 9.84，tan δ= 5.0×10^-4）。实验研究了每种模式对介电性能的贡献，结果表明外部模式（E_u）对本征介电常数和损耗的贡献最大。

11.Research article

Aflexible electromagnetic interference shielding film coated with a hybridsolder-magnetic powder mixture on a PET substrate

在PET基底上涂覆混合焊料-磁性粉末混合物制备得到的柔性电磁干扰屏蔽膜

Jae Hyang Lee, Dong Seok Kang, Sang Hoon Kim, Min-Jung Son,Jae Won Choi, Dae Keun Choi, Joon-Phil Choi, Clodualdo Aranas Jr.

Pages 390-401

使用固结在聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基板上的低熔点温度焊料阵列和无定形软磁颗粒创新地制造了柔性电磁干扰（EMI）屏蔽膜。首先，In-Sn-Bi焊料阵列具有99.4°C的低熔点，可以在没有任何热损伤的情况下连接到热敏塑料基板，并且电阻率低至14.1μΩ·cm，因此可以非常有效地阻断电磁波。其次，在298.15K下具有61.2W/（m·K）的高导热率的焊料阵列也可用作散热器的热导体。电子器件突然接通或长期操作会产生突然性或持续性的电磁波，焊料阵列可以为由此引起的电子传输提供有效的电和热通道。第三，添加Fe基磁性颗粒使有效饱和磁化强度达到161.1emu/g，剩磁为2.9emu/g，矫顽力为12.5G，具有软磁特性，从而能够干扰电磁通路。因此，具有特别高的导电性和导热性以及优异的软磁特性的混合EMI屏蔽膜提供了102.5dB（10.2波段）的显著屏蔽效果。

12.Research article

Synthesisand enhanced photocatalytic performance of Ag/AgCl/TiO₂nanocomposites prepared by ion exchange method

离子交换法制备Ag/AgCl/TiO₂的纳米复合材料及其光催化性能

Qionglian Yang, Mingyu Hu, Jun Guo, Zhenhua Ge, Jing Feng

Pages 402-411

采用溶胶-凝胶法和水热法（HT）结合离子交换法合成了Ag/AgCl/TiO₂纳米复合材料。利用透射电子显微镜，紫外-可见吸收特性和X射线衍射来表征所制备的光催化剂的形貌，光学吸收性能和相结构。Ag/AgCl/TiO₂的形貌和性能研究表明，通过制备的TiO₂和随后的离子交换方法，实现了良好互连的混合相异质结光催化剂。通过氙灯下罗丹明B的降解实验，发现与TiO₂和Ag/TiO₂相比，Ag/AgCl/TiO₂的光催化活性显著提高。制备的TiO₂带隙为3.22eV，与之相比，Ag/AgCl/TiO₂的带隙可达2.53eV。此外，提出了TiO₂，Ag/TiO₂和Ag/AgCl/TiO₂光催化剂的合成工艺和光反应机理。结果表明，光催化性能的增强主要是由于Ag/AgCl/TiO₂中电子-空穴复合的减少。

13.Research article

Ferroelastic-strain-inducedmultiple nonvolatile resistance states in GeTe/Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-PbTiO₃heterostructures

GeTe / Pb(Mg_1/3Nb_2/3) O₃-0.29PbTiO₃异质结构中的铁弹性应变诱导的多重非易失性电阻态

Zhi-Xue Xu, Jian-Min Yan, Meng Xu, Ting-Wei Chen,Lei Guo, Guan-Yin Gao, Xiao-Guang Li, Hao-Su Luo, Yu Wang, Ren-Kui Zheng

Pages 412-417

通过脉冲激光沉积在（111）取向的压电材料 0.71Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃-0.29PbTiO₃（PMN-0.29PT）单晶衬底上制备了300nm GeTe薄膜，并研究了PMN-0.29PT在原位电场可控下的非180°铁弹畴切换对GeTe薄膜电子特性的影响。PMN-0.29PT的面内应变可以通过电场以非易失性方式连续且可逆地调制，并且可以有效地转移到GeTe薄膜。基于此，我们实现了可逆和非易失性电阻切换，并通过在厚度方向上向PMN-0.29PT（111）衬底施加适当的不对称双极电场，在T = 300K时获得了具有良好稳定性和耐久性的多级稳定非易失性电阻状态。这种异质结构可以用于多级数据存储，其允许每个单元存储多位信息，从而提高存储密度。我们的研究将有利于利用基于PMN-xPT的异质结构制造非易失性存储器件。

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最后再向大家介绍一下我们闪亮亮的JMAT期刊。它的全称是Journal of　Materiomics，是由中国硅酸盐学会和Elsevier合作出版的英文期刊,现已在ScienceDirect上发布了第四卷第四期（2018年），点击文末“阅读全文“可自由获取所有论文全文。

Journal of Materiomics 为同行评议期刊,被web of science和scopus收录，cite score为6.52，从投稿到在线出版一般只需60天，并且对作者免收发表费！ 投稿说明详见https://www.journals.elsevier.com/journal-of-materiomics/, 期望大家不吝赐稿。

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