La1-xSrxMnO3化合物材料的合成及发射率研究

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由于钙钛矿型氧化物具有很好的磁学、电学以及电磁学特性,近20年以来受到人们普遍关注。除了材料自身值得研究以外,这类化合物具有广泛的工业应用前景,特别是在数据存储器、燃料电池以及航天器和卫星的温度智能控制(SRDs)方面。  随着温度的变化,钙钛矿型氧化物可以在金属态和绝缘态之间变化,电阻率也可以随着外加磁场的变化而变化,SRDs就是根据这一性质研发的。由于SRDs的发射率与钙钛矿氧化物的金属/绝缘态两种状态的性质相关,因此SRDs可以实现很好的温度控制。虽然,目前对钙钛矿氧化物电阻率随温度的变化以及发射率随电阻率变化的原理已有理论研究,但是很少有文献系统和彻底的从实验验证这些机理。有些文献从试验中上得出了电阻率与温度的关系,而有些文献从理论上得出了电阻率和温度的关系。目前还没有文献从从理论和试验两方面证实电阻率和温度的关系。  钙钛矿化合物最常见的结构是ABO3,本文主要研究一种特殊的磁性钙钛矿化合物——La1-xSrxMnO3(LSMO),其中Sr的含量可变。本文从试验和理论两方面,系统地研究了不同Sr掺杂情况下,La1-xSrxMnO3化合物的制备,同时从理论上计算了试验的电阻率随温度的变化规律,研究了试样发射率随温度的变化关系。本文的主要目的是验证理论计算与实际试验结果的一致性。另外,还要确认在一定温度范围内,不同Sr掺杂量的化合物,其发射率及电阻率的变化情况。  本文利用Pechini(预燃烧法)制备La1-xSrxMnO3化合物块体材料,并利用不同的分析测试方法确定其特性。利用差热分析法(DTA)和热重分析法  (TGA)分析化合物的热分解情况,利用X射线衍射法分析样品的相结构、点阵参数和晶粒度。结果表明,当x<0.2时,晶体为正交结构,当x≥0.2晶体结构转变为六方结构。利用扫描电子显微镜(SEM)分析样品表面形貌。结果显示,LSMO粉体以附聚物形式存在,颗粒尺寸小于100nm,颗粒平均直径随Sr含量的增加而降低。利用X射线光电子能谱分析了试样的化合态。  对制备的LSMO粉末的金属/绝缘体特性进行了研究。首先,用四探针法测量了不同掺杂含量的试样的电阻率。根据已知的关于金属和绝缘体化合物相的理论公式计算了试样的电阻率。通过理论计算值与试验结果的对比可以发现,两种方法得出的结果基本一致。  本论文还研究了试样发射率的变化情况。根据相关理论研究,材料的发射率和反射率存在一定的联系,因此本文利用红外光谱仪测量了试样的反射率,并利用电磁学理论公式,用反射率计算出了试样的全法向发射率。结果表明,在转变温度(TMI)以下,所有试样均处于金属态,在转变温度以上试样为绝缘态。从计算得到的发射率曲线中可以看出,当温度高于400K时,由于具有绝缘特性,所有试样的发射率值都很高。  综上所述,本文的试样结果和理论计算相互吻合,可以为La1-xSrxMnO3型SRD的制备提供实验设计方面的参考。
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