【摘 要】
：
金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）因其结构可调、可以有机-无机杂化、金属离子可换等特点,使其具有功能性与可设计调控性。MOFs存在的外力响应、磁性响应与各种耦合,都对难以直接调整的性能提供可能。多铁性MOFs,因为其铁弹,铁电和铁磁之间的耦合,在传感、存储等领域都展现出潜力。弹性性能与结构的稳定性有关,是重要的物理和机械性能。研究多铁性MOFs中弹性性能
论文部分内容阅读
金属有机骨架材料（Metal-Organic Frameworks,MOFs）因其结构可调、可以有机-无机杂化、金属离子可换等特点,使其具有功能性与可设计调控性。MOFs存在的外力响应、磁性响应与各种耦合,都对难以直接调整的性能提供可能。多铁性MOFs,因为其铁弹,铁电和铁磁之间的耦合,在传感、存储等领域都展现出潜力。弹性性能与结构的稳定性有关,是重要的物理和机械性能。研究多铁性MOFs中弹性性能随温度的变化,以及铁弹,铁电和铁磁之间的耦合,有利于寻找更多具有良好机械性能的强力磁电耦合的多铁性材料,用于传感器、数据存储、磁性和电气设备等领域。本文使用水热法制备了[CH3NH3][M（HCOO）3]（M=Mn,Co）、[（CH3）2NH2][M（HCOO）3]（M=Zn,Fe）和[（CH3）2NH2][MnxM1-x（HCOO）3]（M=Co,Ni）,对其结构进行了研究,探讨了在高频低应力应变条件下以及低频高应力应变条件下弹性性能随温度的变化以及铁弹和铁电的耦合。X射线衍射（X-Ray Diffraction,XRD）结果表明室温下,[CH3NH3][M（HCOO）3]（M=Mn,Co）属于正交晶系,空间群结构为Pnma,CCDC号分别为234549（M=Mn）和259018（M=Co）。红外和拉曼光谱分析表明基团振动模式主要为CH3NH3+与HCOO-的内部振动以及金属离子的晶格振动。综合热分析（Thermogravimetric Analysis-Differential Scanning Calorimetry,TG-DSC）表明两次失重分别出现在494 K、651 K附近（M=Mn）和523 K、598 K附近（M=Co）。两次失重均源于CH3NH3+与HCOO-的分解,剩余产物分别为Mn O（M=Mn）与Co O（M=Co）。磁性转变分别发生在8.1 K（M=Mn）和15.9 K（M=Co）,相变具有反铁磁有序特征。室温下XRD结果表明[（CH3）2NH2][M（HCOO）3]（M=Zn,Fe）为R c三方结构,CCDC号分别为703288（M=Zn）和780885（M=Fe）。变温XRD表明在降温至130K附近（M=Zn）和145 K附近（M=Fe）时,发生R c三方结构向Cc单斜结构的转变。共振超声波谱（Resonant Ultrasound Spectroscopy,RUS）研究高频低应力应变条件下的弹性性能发现,随着温度的升高,弹性模量逐渐降低,并且高于铁电转变温度（Zn:170 K,Fe:164 K）时,部分共振峰消失,能量衰减较大。动态机械分析（Dynamic Mechanical Analysis,DMA）研究低频高应力应变条件下弹性性能,表明单晶在298 K附近的储能模量约为3.7 GPa（M=Zn）和1.1 GPa（M=Fe）,损耗模量约为0.1 GPa（M=Zn）和0.02 GPa（M=Fe）。在铁电转变温度附近,单晶和粉末压片试样的约化储能模量均出现拐点,约化损耗模量和损耗因子均达到峰值,显示较强的铁弹-铁电耦合。XRD分析表明[（CH3）2NH2][MnxM1-x（HCOO）3]（M=Co,Ni）在室温下的结构为R c三方结构。红外和拉曼光谱分析显示基团主要的振动模式包括（CH3）2NH2+的内部振动,HCOO-的内部振动和金属离子的晶格振动。DSC表明在130 K-300K的范围内,在165 K附近出现异常峰,发生铁电转变。DMA分析得到单晶在298 K附近的储能模量约为1.3 GPa,损耗模量约为0.02 GPa。单晶和粉末压片试样DMA表明,在铁电转变温度165 K附近,储能模量与约化储能模量出现拐点,损耗模量、约化损耗模量和损耗因子出现峰值,并且不同频率出现峰值的温度基本相同。
其他文献
由热固性聚酰亚胺制成的高温聚合物基复合材料（PMC）具有较强的热氧稳定性、可加工性和优良的力学性能,在航空航天方向得到了广泛应用,是一个重要的发展方向。玻璃纤维增强聚酰亚胺基复合材料（FPM）长期使用温度230℃,综合成本低,比强度和比刚度高,能够代替一些金属部件来减轻重量。然而,由于其耐磨性差、抗氧化性差、工作温度较低,严重限制了其广泛应用。通过热喷涂沉积涂层可以有效提升FPM的热性能和物理性能
心血管疾病严重威胁现代人的健康,目前,将组织工程治疗方法引入到心血管疾病的治疗中被认为是最有前景的方案之一。组织工程（Tissue engineering）支架材料的首选是天然高分子材料,其中纤维素是一种具有晶体结构的多糖,是地球上含量最丰富的天然高分子,且具有可再生、生物可降解及优异的生物相容性等特点,在组织工程领域中具有广阔的应用前景。由2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基（TEMPO）氧
环氧树脂（EP）作为一类典型热固性树脂,通过与固化剂之间的反应形成交联网络后被赋予不同于其他热固性树脂的独特优势,因此环氧树脂被广泛的应用于涂料、电子器件、胶黏剂等领域。然而作为聚合物,易燃的特性限制了其进一步应用。因此为了顺应环保的时代要求并力求减少阻燃剂对其综合性能的影响,设计合成出新型无卤阻燃剂成为阻燃环氧树脂研究的重要方向。本文首先设计合成了一种含P/N/S杂环类阻燃剂TAP,将其作为添加
伴随着各种便携式电子设备的出现以及电动汽车的应用,人们迫切地需要开发出具有更高能量密度的电池。锂硫（Li-S）电池由于其具有较高的理论容量(1675 m A h·g-1)和可观的能量密度(2600 W h·kg-1)而逐渐受到人们的关注。并且单质硫在自然界中储量丰富,价格便宜,同时它无毒无害的优点顺应当今友好型社会发展的理念。然而,Li-S电池中存在体积变化和S/Li2S导电性差的问题,并且多硫化
人类对于高能量密度的可充电电池系统的需求随着社会的快速发展与日俱增。金属锂负极因具有最低的电化学电势（-3.04 V vs标准氢电极）和极高的理论比容量(3860 mAh g-1)而备受关注,但存在库伦效率低、循环寿命短、安全隐患大等诸多问题严重限制了其实际应用。为了改善金属锂负极的电化学性能、遏制安全隐患,本论文以棉花为原料,制备出Ag修饰的亲锂性三维碳纤维材料（Ag-CFs）,分别利用辊压法和
质子交换膜燃料电池是具有光明应用前景的新型能源动力装置,但耐久性、性能及成本仍影响其商业化应用。除了研发耐久性好、性能高、成本低的新型催化剂及其他部件,设计新的PEMFCs流场结构以改变气体分配均匀性之外,还可以通过预后和健康管理技术来监测FC的健康状况,根据SOH做出相应的维护,从而达到延长电池寿命并降低使用成本的目的。本文对1组膜电极（MEA1）进行寿命测试,其中1号膜电极进行恒负载工况实际测
聚吲哚（PIN）作为一种典型的导电高分子具有相当好的热稳定性、稳定的光致发光性能、良好的电致变色性能、高的氧化还原活性和掺杂状态下稳定的电导率等优良的特性。在有机光电、电催化、电池、超级电容器、防腐涂料和传感器等领域具有应用价值。但是聚吲哚的共轭长链结构使其具有较差的溶解性,高温下也不能熔融,因此可加工性差。本硕士论文分别制备了聚吲哚和聚（6-氯吲哚）类流体,探讨了其结构、性能以及形成机理。制备了
聚乳酸（PLA）是一种具有良好生物相容性的生物可降解高分子,在其中引入羟基磷灰石（HA）能够有效地解决降解酸性而引发无菌性炎症的问题,并且可作为增强相提高复合材料的综合力学性能。因此PLA/HA复合材料为临床上解决金属材料在骨固定修复中存在的力学遮蔽和金属腐蚀,以及骨缺损治疗中自体骨、异体骨移植自身存在的缺陷和无机材料模量低,脆性大等问题提供了一种解决思路。通过HA负载盐酸万古霉素（Van）对复合
氢能,作为一种能量密度高、无污染的绿色能源,已成为我国乃至世界未来能源战略领域的重中之重。电解水制氢法由于其制备方法简单、制氢纯度高、制备过程无污染等优势而备受关注,但是该方法存在一个严重的缺陷,就是缺乏低成本、高效率的析氢反应（hydrogen evolution reaction,HER）电催化剂。在HER电催化剂方面,近年来出现了一种新型的二维（two-dimensional,2D）材料MX
羧酸是一类重要的有机化合物,普遍应用于纤维和塑料等化学工业中,也是重要的化工原料与药物中间体,因此其合成方法得到了广泛的关注。然而,传统的羧酸合成法需使用大量外加氧化剂、副产物多且原子经济性低,不符合绿色化学与可持续发展的理念。因此,开发出高效、环境友好的羧酸合成新方法具有重要的理论意义与潜在的实用价值。近年来,利用金属催化剂将醇脱氢转化为羧酸的合成新方法成为研究的热点领域之一。该方法原子经济性高