稀土掺杂氟化物多波长红外显示材料的研究
摘 要
本文简单介绍了稀土发光原理、上转换发光材料的大致发展史、红外上转换发光材料的应用以及当前研究现状。以PbF2为基质材料，ErF3为激活剂，YbF3为敏化剂，采用高温固相反应法制备了PbF2: Er,Yb上转换发光材料。重点讨论了制备过程中，制备工艺中的烧结时间、烧结温度对红外激光显示材料发光效果的影响。研究了Er3+/Yb3+发光系统在1064nm激光激发下的荧光光谱和上转换发光的性质。实验表明，在1064nm激光激发下，材料可以发射出绿色和红色荧光，是一种新型的红外激光显示材料。
关键字：1064nm 上转换 红外激光显示 Er3+/Yb3+
Abstract
This paper simply described the rare earth luminescence mechanism, the development of up-conversion materials and their applications were systematically explained. Present situation of the research on infrared up-conversion luminescence is also presented. PbF2 as matrix, ErY3 as activator and YbF3 as sensitizer were adopted to synthesize PbF2: Er,Yb up-conversion material with high temperature solid-phase reaction. A great emphasize was paid on the factors that effect on the luminescence properties of infrared laser displayed materials such as sinter temperature, time of sinter. The luminescence system of Er3+/Yb3+, their fluorescence spectrum and their character of up-conversion with 1064nm LD as an excitation source were studied. The experimental results that intense green and wed up-conversion emissions were observed under 1064nm LD excitation, which is a new type of infrared laser displayed materials.
Key Words: 1064nm Up-conversion Infrared laser displayed materials Er3+/Yb3+
目 录
摘要
Abstract
第一章 绪论 1
1.1 稀土元素的光谱理论简介 1
1.1.1 稀土元素简介 1
1.1.2 稀土离子能级 1
1.1.3 晶体场理论 2
1.1.4 基质晶格的影响 2
1.2 上转换发光材料的发展概况 3
1.3 上转换发光的基本理论 4
1.3.1 激发态吸收 4
1.3.2 光子雪崩上转换 4
1.3.3 能量传递上转换 5
1.4 敏化机制与掺杂方式 6
1.4.1 敏化机制 6
1.4.2 掺杂方式 7
1.5 上转换发光材料的应用 8
1.6 本论文研究目的及内容 8
第二章 红外激光显示材料的合成与表征 10
2.1 红外激光显示材料的合成 10
2.1.1 实验药品 10
2.1.2 实验仪器 10
2.1.3 样品的制备 11
2.2 红外激光显示材料的表征 12
2.2.1 XRD 12
2.2.2 荧光光谱 12
第三章 结果与讨论 14
3.1 基质材料的确定 14
3.2 助熔剂的选择 15
3.3 烧结时间的确定 15
3.4 烧结温度的确定 16
3.5 掺杂浓度的确定 17
结 论 21
参考文献 22
致 谢 23第一章 绪论
1.1 稀土元素的光谱理论简介
1.1.1 稀土元素简介
稀土元素是指周期表中IIIB族，原子序数为21的钪（Sc）：39的钇（Y）和原子序数57至71的镧系中的镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）、镥（Lu），共17个元素[1]。
稀土元素的原子具有未充满的受到外界屏蔽的4f和5d电子组态，因此具有丰富的电子能级和长寿命激发态，能级跃迁通道多达20余万个，可以产生多种多样的辐射吸收和发射。稀土化合物发光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁。
稀土发光材料具有许多优点：
（1）与一般元素相比，稀土元素4f电子层构型的特点，使其化合物具有多种荧光特性；
（2）稀土元素由于4f电子处于内存轨道，受外层s和P轨道的有效屏蔽，很难受到外部环境的干扰，4f能级差极小，f-f跃迁呈现尖锐的线状光谱，发光的色纯度高；
（3）荧光寿命跨越从纳秒到毫秒6个数量级；
（4）吸收激发能量的能力强，转换效率高；
（5）物理化学性质稳定，可承受大功率的电子束、高能辐射和强紫外光的作用。
1.1.2稀土离子能级
稀土离子具有4f电子壳层，但在原子和自由离子的状态由于宇称禁戒，不能发生f-f电子跃迁[3&7]。在固体中由于奇次晶场项的作用宇称禁戒被解除，可以产生f-f跃迁，4f轨道的主量子数是4，轨道量子数是3，比其他的s，p，d轨道量子数都大，能级较多。除f-f跃迁外，还有4f-5d，4f-6s，4f-6p电子跃迁。由于5d，6s，6p能级处于更高的能级位置，所以跃迁波长较短，除个别离子外，大多数都在真空紫外区域。由于4f壳层受到5s2，5p6壳层的屏蔽作用，对外场作用的反应不敏感，所以在固体中其能级和光谱都具有原子状态特征。因此，f-f跃迁的光谱为锐线，4f壳层到其他组态的跃迁是带状光谱，因为其他组态是外壳层，受环境影响较大。
稀土离子在化合物中一般出现三价状态，在可见和红外光区观察的光谱大都属于4fN组态内的跃迁，在给定组态后确定光谱项的一般方法是利用角动量耦合和泡利原理选出合理的光谱项，但这种方法在电子数多，量子数大时，相当麻烦且容易出错。所以，对稀土离子不太适合。利用群论方法，采用U7>R7>G2>R3群链的分支规则可以方便地给出4fN组态的全部正确的光谱项，通常用大写的英文字母表示光谱项的总轨道角动量的量子数的数目，如S，P，D，F，G，H，I，K，L，M，N，O，Q……分别表示总轨道角动量的量子数为0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，……，25+l表示光谱项的多重性，S是总自旋量子数。在光谱学中，用符号2S+1L表示光谱项。
1.1.3 晶体场理论
晶体场理论认为，当稀土离子掺入到晶体中，受到周围晶格离子的影响时，其能级不同自由离子的情况。这个影响主要来自周围离子产生的静电场，通常称为晶体场[2]。晶体场使离子的能级劈裂和跃迁几率发生变化。稀土离子在固体中形成典型的分立发光中心。在分立发光中心中，参与发光跃迁的电子是形成中心离子本身的电子，电子的跃迁发生在离子本身的能级之间。中心的发光性质主要取决于离子本身，而基质晶格的影响是次要的。
稀土离子的4f电子能量比5s，5p轨道高，但是5s，5p轨道在4f轨道的外面，因而5s，5p轨道上的电子对晶体场起屏蔽作用，使4f电子受到晶体场的影响大大减小。稀土离子4f电子受到晶体场的作用远远小于电子之间的库仑作用，也远远小于4f电子的自旋—轨道作用。考虑到电子之间的库仑作用和自旋—轨道作用，4f电子能级用2J+I LJ表示。晶体场将使具有总角动量量子数J的能级分裂，分裂的形式和大小取决于晶体场的强度和对称性。稀土离子4f能级的这种分裂，对周围环境（配位情况、晶场强度、对称性）非常敏感，可作为探针来研究晶体、非晶态材料、有机分子和生物分子中稀土离子所在局部环境的结构，且2J+I LJ能级重心在不同的晶体中大致相同，稀土离子4f电子发光有特征性，因而很容易根据谱线位置辨认是什么稀土离子在发光。
1.1.4 基质晶格的影响
基质晶格对f→d跃迁的光谱位置有着强烈的影响，另外其对f→f跃迁的影响表现在三个方面：
（1）可改变三价稀土离子在晶体场所处位置的对称性，使不同跃迁的谱强度发生明显的变化；（2）可影响某些能级的分裂；（3）某些基质的阴离子团可吸收激发能量并传递给稀土离子而使其发光，即基质中的阴离子团起敏化中心的作用。特别是阴离子团的中心离子（Me）和介于中间的氧离子O2-以及取代基质中阳离子位置的稀土离子（RE）形成一直线，即Me-O-RE接近180°时，基质阴离子团对稀土离子的能量传递最有效。
1.2 上转换发光材料的发展概况
发光是物体内部以某种方式吸收的能量转换为光辐射的过程。发光学的内容包括物体发光的条件、过程和规律，发光材料与器件的设计原理、制备方法和应用，以及光和物质的相互作用等基本物理现象。发光物理及其材料科学在信息、能源、材料、航天航空、生命科学和环境科学技术中的应用必将促进光电子产业的迅猛发展，这对全球的信息高速公路的建设以及国家经济和科技的发展起着举足轻重的推动作用。三价镧系稀土离子具有极丰富的电子能谱，因为稀土元素原子的电子构型中存在4f轨道，为多种能级跃迁创造了条件，在适当波长的激光的激发下可以产生众多的激光谱线，可从红外光谱区扩展到紫外光谱区。因此，稀土离子发光研究一直备受人们的关注。
60年代末，Auzel在钨酸镱钠玻璃中意外发现，当基质材料中掺入Yb3+离子时，Er3+、Ho3+和Tm3+稀土离子在红外光激发下可发出可见光，并提出了“上转换发光”的观点[5&4]。所谓的上转换材料就是指受到光激发时，可以发射比激发波长短的荧光的材料。其特点是激发光光子能量低于发射光子的能量，这是违反Stokes定律的。因此上转换发光又称为“反Stokes发光”。
从七十年代开始，上转换的研究转移到单频激光上转换。到了八十年代由于半导体激光器泵浦源的发展及开发可见光激光器的需求，使其得到快速发展。特别是近年来随着激光技术和激光材料的进一步发展，频率上转换在紧凑型可见激光器、光纤放大器等领域的巨大应用潜力更激起广大科学工作者的兴趣，把上转换发光的研究推向高潮，并取得了突破性实用化的进展。随着频率上转换材料研究的深入和激光技术的发展，人们在考虑拓宽其应用领域和将已有的研究成果转换成高科技产品。1996年在CLEO会议上，Downing与Macfarlanc等人合作提出了三色三维显示方法，双频上转换三维立体显示被评为1996年物理学最新成就之一，这种显示方法不仅可以再现各种实物的立体图像，而且可以随心所欲的显示各类经计算机处理的高速动态立体图像，具有全固化、实物化、高分辨、可靠性高、运行速度快等优点[15]。上转换发光材料的另一项很有意义的应用就是荧光防伪或安全识别，这是一个应用前景极其广阔的新兴研究方向。由于在一种红外光激发下，发出多条可见光谱线且各条谱线的相对强度比较灵敏地依赖于上转换材料的基质材料与材料的制作工艺，因而仿造难、保密强、防伪效果非常可靠。
目前，研究的稀土离子主要集中在Nd3+，Er3+，Ho3+，Tm3+和Pr3+等三价阳离子。Yb3+离子由于其特有的能级特性，是一种最常用的敏化离子。一般来说，要制备高效的上转换材料，首先要寻找合适的基质材料，当前研究的上转换材料多达上百种，有玻璃、陶瓷、多晶粉末和单晶。其化合物可分为：（1）氟化物；（2）氧化物；（3）卤氧化物；（4）硫氧化物；（5）硫化物等。
迄今为止，上转换发光研究取得了很大的进展，人们已在氟化物玻璃、氟氧化物玻璃及多种晶体中得到了不同掺杂稀土离子的蓝绿上转换荧光。
1.3 上转换发光的基本理论
通过多光子机制把长波辐射转换成短波辐射称为上转换，其特点是吸收光子的能量低于发射光子的能量[2&8]。稀土离子上转换发光是基于稀土离子4f电子能级间的跃迁产生的。由于4f外壳层电子对4f电子的屏蔽作用，使得4f电子态间的跃迁受基质的影响很小，每种稀土离子都有其确定的能级位置，不同稀土离子的上转换发光过程不同。目前可以把上转过程归结于三种形式：激发态吸收、光子雪崩和能量传递上转换。
1.3.1激发态吸收
激发态吸收（Excited Stated Absorption简写为ESA）是上转换发光中的最基本过程，如图1-1所示。首先，发光中心处于基态能级E0的电子吸收一个ω1的光子，跃迁到中间亚稳态E1上，E1上的电子又吸收一个ω2光子，跃迁到高能级E2上，当处于能级E2上的电子向基态跃迁时，就发射一个高能光子。
图1-1 上转换的激发态吸收过程
1.3.2 光子雪崩上转换
光子雪崩上转换发光于1979年在LaCl3∶Pr3+材料中首次发现。1997年，N. Rakov等报道了在掺Er3+氟化物玻璃中也出现了雪崩上转换。由于它可以作为上转换激光器的激发机制，而引起了人们的广泛的注意。“光子雪崩”过程是激发态吸收和能量传输相结合的过程，如图1-2所示，一个四能级系统，Mo、M1、M2分别为基态和中间亚稳态，E为发射光子的高能级。激发光对应于M1→E的共振吸收。虽然激发光光子能量同基态吸收不共振，但总会有少量的基态电子被激发到E与M2之间，而后弛豫到M2上。M2上的电子和其他离子的基态电子发生能量传输I，产生两个位于M1的电子。一个M1的电子在吸收一个ω1的光子后激发到高能级E。而E能级的电子又与其他离子的基态相互作用，产生能量传输II，则产生三个为位于M1的电子，如此循环，E能级上的电子数量像雪崩一样急剧地增加。当E能级的电子向基态跃迁时，就发出能量为ω的高能光子。此过程就为上转换的“光子雪崩”过程。
图1-2 光子雪崩上转换
1.3.3能量传递上转换
能量转移（Energy Transfer，简写成ET）是两个能量相近的激发态离子通过非辐射过程藕合，一个回到低能态，把能量转移给另一个离子，使之跃迁到更高的能态。图1-3列出了发生能量传递的几种可能途径：（a）是最普通的一种能量传递方式，处于激发态的施主离子把能量传给处于激发态的受主离子，使受主离子跃迁到更高的激发态去；（b）过程称为多步连续能量传递，在这一过程中，只有施主离子可以吸收入射光子的能量，处于激发态的施主离子与处于基态的受主离子间通过第一步能量传递，把受主离子跃迁到中间态，然后再通过第二步能量传递把受主离子激发到更高的激发态；（c）过程可命名为交叉弛豫能量传递（Cross Relaxation Up-conversion，简称CR），这种能量传递通常发生在相同离子间，在这个过程中，两个相同的离子通过能量传递，使一个离子跃迁到更高的激发态，而另一个离子弛豫到较低的激发态或基态上去；（d）过程为合作发光过程的原理图，两个激发态的稀土离子不通过第三个离子的参与而直接发光，他的一个明显的特征是没有与发射光子能量匹配的能级，这是一种奇特的上转换发光现象；（e）过程为合作敏化上转换，两个处于激发态的稀土离子同时跃迁到基态，而使受主离子跃迁到较高的能态。
（a）普通能量传递 （b）多步连续能量传递
（c）交叉弛豫能量传递 （d）合作发光能量传递
（e）合作敏化上转换能量传递
图1-3 几种能量传递过程的示意图
稀土离子的上转换发光都是多光子过程，在多光子过程中，激发光的强度与上转换荧光的强度有如下关系：
Itamin ∝ Iexcitationn
其中Itamin表示上转换荧光强度，Iexcitation表示激发光强度，在双对数坐标下，上转换荧光的强度与激发光的强度的曲线为一直线，其斜率即为上转换过程所需的光子数n，这个关系是确定上转换过程是几光子过程的有效方法。
1.4 敏化机制与掺杂方式
1.4.1 敏化机制
通过敏化作用提高稀土离子上转换发光效率是常用的一种方法[9]。其实质是敏化离子吸收激发能并把能量传递给激活离子，实现激活离子高能级的粒子数布居，从而提高激活离子的转换效率，这个过程可以表述如下：
Dexc+A→D+Aexc
D表示施主离子，A是受主离子，下标“exc”表示该离子处于激发态。Yb3+离子由于特有的能级结构，是最常用的也是最主要的一种敏化离子。
（1）直接上转换敏化
对与稀土激活中心（如Er3+，Tm3+，Ho3+）和敏化中心Yb3+共掺的发光材料，由于Yb3+的2F5/2能级在910-1000nm均有较强吸收，吸收波长与高功率红外半导体激光器的波长相匹配。若用激光直接激发敏化中心Yb3+，通过Yb3+离子对激活中心的多步能量传递，可再将稀土激活中心激发至高能级而产生上转换荧光，这类过程会导致上转换荧光明显增强，称之为直接上转换敏化。图1-4以Yb3+/Tm3+共掺杂为例给出了该激发过程的示意图。
图1-4 直接上转换敏化
（2）间接上转换敏化
由于Yb3+离子对910-1000 nm间泵浦激光吸收很大，泵浦激光的穿透深度非常小，因此虽然在表面的直接上转换敏化能极大的提高上转换效率，但它却无法应用到上转换光纤系统中。针对这种情况，国际上与1995-1996年首次提出了“间接上转换敏化”方法[7]。间接上转换敏化的模型首先在Tm3+/Yb3+双掺杂体系中提出的：当激活中心为Tm3+时，如果激发波长与Tm3+的3H6→3H4吸收共振，激活中心Tm3+就被激发至3H4能级，随后处于3H4能级的Tm3+离子与位于2F5/2能级的Yb3+离子发生能量传递，使Yb3+离子的2F5/2能级上有一定的粒子数布居。然后处于激发态2F5/2的Yb3+离子再与Tm3+进行能量传递，实现Tm3+的1G4能级的粒子数布居，这样就通过Tm3+→Yb3+→Tm3+献的能量过程间接地把Tm3+离子激发到了更高能级1G4。从而导致了Tm3+离子的蓝色上转换荧光。图1-5给出了间接上转换敏化的示意图。考虑到稀土离子的敏化作用与前述的上转换机理，在实现上转换发光的掺杂方式通常要考虑如下几点：（1）敏化离子在激发波长处有较大的吸收截面和较高的掺杂浓度；（2）敏化离子与激活离子之间有较大的能量传递几率；（3）激活离子中间能级有较长的寿命。
图1-5 间接上转换敏化
1.4.2 掺杂方式
表1-1给出了当前研究比较多的掺杂体系，表中同时列出了某一掺杂体系对应的激发波长、基质材料、敏化机制等。
表1-1 常见的掺杂体系
稀土离子组合 激发波长 基质材料 敏化机制
单掺杂 Er3+ 980nm ZrO2纳米晶体 —
Nd3+ 576nm ZnO–SiO2–B2O3 —
Tm3+ 660nm AlF3/CaF2/BaF2/YF3 —
双掺杂 Yb3+：Er3+ 980nm Ca3Al2Ge3O12玻璃 直接敏化
Yb3+：Ho3+ 980nm YVO4 直接敏化
Yb3+：Tm3+ 800nm 氟氧化物玻璃 间接敏化
Yb3+：Tb3+ 1064nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化
Yb3+：Eu3+ 973nm 硅sol–gel玻璃 合作敏化
Yb3+：Pr3+ 1064nm LnF3/ZnF2/SrF2 BaF2/GaF2/NaF 直接敏化
Nd3+：Pr3+ 796nm ZrF4基玻璃 直接敏化
三掺杂 Yb3+： Nd3+ ：Tm3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化
Yb3+： Nd3+ ：Ho3+ 800nm ZrF4基玻璃 间接敏化
Yb3+： Er3+ ：Tm3+ 980nm PbF2:CdF2玻璃 直接敏化
1.5 上转换发光材料的应用
稀土掺杂的基质材料在波长较长的红外光激发下，可发出波长较短的红、绿、蓝、紫等可见光。通常情况下，上转换可见光包含多个波带，每个波带有多条光谱线，这些谱线的不同强度组合可合成不同颜色的可见光[7]。掺杂离子、基质材料、样品制备条件的改变，都会引起各荧光带的相对强度变化，不同样品具有独特的谱线强度分布与色比关系（我们定义上转换荧光光谱中各荧光波段中的峰值相对强度比称为色比，通常以某以一波段的峰值强度为标准）。因而上转换发光材料可应用到荧光防伪或安全识别上来。上转换发光材料在荧光防伪或安全识别应用上的一个研究重点是制备上转换效率高，具有特色的防伪材料，实现上转换荧光防伪材料能够以配比控制色比；也就是通过调整稀土离子种类、浓度以及基质材料的种类、结构和配比，达到控制色比关系。
1.6 本论文研究目的及内容
Nd:YAG激光器发出1064nm的激光，在激光打孔、激光焊接、激光核聚变等领域具有广泛的应用价值，是最常用的激光波段。然而，由于人眼对1064nm的红外光不可见，因此，需要采用对1064nm激光响应的红外激光显示材料制备的显示卡进行调准和校正。
本论文采用氟化物作为基质，掺杂稀土离子，通过配方和工艺研究，制备对1064nm响应的红外激光显示材料。研究组分配比、烧结温度、气氛和时间等对粉体性能的影响。并采用XRD和荧光光谱分析等测试手段对粉体进行表征。确定最佳烧结温度、组分配比，最终获得对1064nm具有优异红外转换性能的红外激光显示材料。
第二章 红外激光显示材料的合成与表征
经过多年研究，红外响应发光材料取得了很大进展，现已实现了氟化物玻璃、氟氧化物玻璃、及多种晶体中不同稀土离子掺杂的蓝绿上转换荧光。然而上转换荧光的效率距离实际实用还有很大的差距，尤其是蓝光，其效率更低。因此，寻找新的红外激光显示材料仍在研究之中，本文主要研究对1064nm响应的发光材料。
本章研究了双掺杂Er3+/Yb3+不同基质材料的蓝绿上转换荧光，得到了发光效果较好的稀土掺杂氟化物的红外激光显示材料，得到了一些有意义的研究结果。
2.1 红外激光显示材料的合成
2.1.1 实验药品
（1）合成材料所用的化学试剂主要有：LaF3，BaF2，Na2SiF6，NaF，氢氟酸，浓硝酸等。稀土化合物为Er2O3、Yb2O3，纯度在4N以上。
（2）ErF3、YbF3的配制
制备Yb3+/Er3+共掺氟化物的红外激光显示材料使用的ErF3，YbF3是在实验室合成的。
实验采用稀土氧化物，称取适量的Er2O3，Yb2O3放在烧杯1和烧杯2中，滴加稍微过量的硝酸（浓度约为8mol/L），置于恒温加热磁力搅拌器上搅拌，直至烧杯1中出现粉红色溶液、烧杯2中出现无色溶液停止。其化学反应如下：
Er2O3+6HNO3→2Er(NO3)3+3H2O
Yb2O3+6HNO3→2Yb(NO3)3+3H2O
再往烧杯1和烧杯2中分别都加入氢氟酸，烧杯1中生成粉红色ErF3沉淀，烧杯2中生成白色絮状YbF3沉淀，其化学反应如下：
Er(NO3)3+3HF→ErF3↓+3HNO3
Yb(NO3)3+3HF→YbF3↓+3HNO3
生成的ErF3、YbF3沉淀使用循环水式多用真空泵进行分离，并多次使用蒸馏水进行洗涤，将从溶液中分离得到的沉淀倒入烧杯放入电热恒温干燥箱，在100℃条件下保温12小时，得到了实验所需的ErF3、YbF3，装入广口瓶中备用。
2.1.2 实验仪器
SH23-2恒温加热磁力搅拌器（上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）
PL 203电子分析天平（梅特勒一托多利仪器上海有限公司）
202-0AB型电热恒温干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司）
SHB-111型循环水式多用真空泵（郑州长城科工贸有限公司）
WGY-10型荧光分光光度计（天津市港东科技发展有限公司）
DXJ-2000型晶体分析仪（丹东方圆仪器有限公司）
1064nm半导体激光器（长春新产业光电技术有限公司）
4-13型箱式电阻炉（沈阳市节能电炉厂）
2.1.3 样品的制备
（1）实验方法
本实验样品制备方法是：以稀土化合物YbF3、ErF3，基质氟化物为原料，引入适量的助熔剂，采用高温固相法合成红外激光显示材料。
高温固相法是将高纯度的发光基质和激活剂、辅助激活剂以及助熔剂一起，经微粉化后机械混合均匀，在较高温下进行固相反应，冷却后粉碎、筛分即得到样品[8]。这种固体原料混合物以固态形式直接参与反应的固相反应法是制备多晶粉末红外激光显示材料最为广泛使用的方法。在室温下固体一般并不相互反应，高温固相反应的过程分为产物成核和生长两部分，晶核的生成一般是比较困难的，因为在成核过程中，原料的晶格结构和原子排列必须作出很大调整，甚至重新排列。显然，这种调整和重排要消耗很多能量。因而，固相反应只能在高温下发生，而且一般情况下反应速度很慢。根据Wagner反应机理可知，影响固体反应速度的三种重要因素有：①反应固体之间的接触面积及其表面积；②产物相的成核速度；③离子通过各物相特别是通过产物相时的扩散速度。而任何固体的表面积均随其颗粒度的减小而急剧增加，因此，在固态反应中，将反应物充分研磨是非常必要的[6]。而同时由于在反应过程中在不同反应物与产物相之间的不同界面处可能形成的物相组成是不同的，因此可能导致产物组成的不均匀，所以固态反应需要进行多次研磨以使产物组成均匀。另外，如果体系存在气相和液相，往往能够帮助物质输运，在固相反应中起到重要作用，因此在固相反应法制备发光材料时往往加入适量助熔剂。在有助熔剂存在的情况下，高温固相反应的传质过程可通过蒸发-凝聚、扩散和粘滞流动等多种机制进行。
（2）实验步骤
根据配方中各组分的摩尔百分含量（表3-1，表3-2，表3-3中给出了实验所需主要样品的成分与掺杂稀土离子浓度），准确计算各试剂的质量，使用电子天平精确称量后，把原料置于玛瑙研钵中研磨均匀后装入陶瓷坩埚中（粉体敦实后大概占坩埚体积的1/3），再放入电阻炉中保温一段时间。冷却之后即得到了实验所述的红外激光显示材料样品。图2-1为实验流程图：
图2-1 实验流程图
2.2 红外激光显示材料的表征
2.2.1 XRD
X射线衍射分析是当今研究晶体精细结构、物相分析、晶粒集合和取向等问题的最有效的方法之一[10&9]。通常采用粉末状晶体或多晶体为试样的X射线衍射分析被称为粉末法X射线衍射分析。1967年，Hugo M.Rietveld鉴于计算机处理大量数据的能力，在粉末中子衍射结构分析中，提出了全粉末衍射图最小二乘拟合结构修正法。1977年，Malmros等人把这个方法引入X射线粉末衍射分析中，从此Rietveld分析法的研究开始迅速发展起来[16&10]。
本实验采用丹东方圆仪器有限公司生产的DXJ-2000型晶体分析仪对粉末样品进行数据采集，主要测试参数为：Cu靶Kα线，管压45kV，管流35Ma，狭缝DSlmm、RS0.3mm.、SS1 mm，扫描速度10度/min（普通扫描）、0.02度/min（步进扫描），通过测试明确所制备的材料是否形成特定晶体结构的晶相，也可以简单判断随着掺杂量的增加，是否在基质中有第二相形成或者掺杂的物质同基质一起形成固溶体。
人类的祖先在与自然界的长期斗争中，很早就开始利用火。他们用火来取暖、烧烤食物，进而又用火来烧制陶器、炼铜、炼铁，等等。因此，我们可以说，人类的文明是从火堆中萌发的，火在人类的进化中起了很重要的作用！
化学研究的对象是自然界中的各种各样的物质。浩瀚的宇宙和地球上人类用肉眼能见到的和不能直接观察到的以原子或分子形态存在的物质，都是我们要了解和研究的对象。
随着科学技术的发展，人们已能通过先进的科学仪器观察一些物质的原子排列状况。1990年前后，美国等少数国家首先在-269℃的低温下移动了原子。1993年，中国科学院北京真空物理实验室的研究人员，在常温下以超真空扫描隧道显微镜(图1)为手段，通过用探针拨出硅晶体表面的硅原子的方法，在硅晶体的表面形成了一定规整的图形(见上图)。这种在晶体表面开展的操纵原子的研究，达到了世界水平。图中的“中国”两字就是这样形成，并经放大约180万倍在计算机屏幕上显示出来的。这两个字的“笔画”宽度约2nm①，是目前已知的最小的汉字。
我国是世界四大文明古国之一，在化学发展史上有过极其辉煌的业绩。冶金、陶瓷、酿造、造纸、火药等都是在世界上发明和应用得比较早的国家。如商代的司母戊鼎是目前已知的最大的古青铜器(图2)；1972年在河北出土的商代铁刃青铜钺是我国目前发现的最早的铁器。我国古代的一些书籍中很早就有关于化学的记载。著名医药学家李时珍的巨著《本草纲目》(公元1596年)中，还记载了许多有关化学鉴定的试验方法。中华人民共和国建立以后，我国的化学和化学工业，以及化学基础理论研究等方面，都取得了长足的进步。1965年，我国的科学工作者在世界上第一次用化学方法合成了具有生物活性的蛋白质——结晶牛胰岛素(图3)，到了20世纪80年代，又在世界上首次用人工方法合成了一种具有与天然分子相同的化学结构和完整生物活性的核糖核酸②，为人类揭开生命奥秘做出了贡献。此外，我国还人工合成了许多结构复杂的天然有机化合物，如叶绿素(图4)、血红素、维生素B12，以及一些特效药物等。
人类很早就开始使用材料，从石器时代到现代，人类所使用的材料不断地发生变化，材料的种类越来越多，用途也越来越广。我们对于材料的认识，应该包括为人类社会所需要并能用于制造有用器物的物质这两层涵义。也就是说，并不是所有的物质都可以称为材料。材料按其化学组成或状态、性质、效应、用途等可以分为若干类。例如，按化学组成分类，陶瓷属于非金属材料；合金属于金属材料；橡胶、化纤等属于有机高分子材料。历史的发展表明：没有新材料的出现，就没有工业的进步和大量新产品的涌现。因此，许多科学家都认为新材料是高技术的突破口，只有更好地开发和应用具有特殊性能的新材料，才能拥有更强大的经济优势和技术潜力。化学不仅在一般材料的研究、生产和应用中发挥了巨大的作用，而且在研制具有特殊性能的新材料方面也会继续发挥其独特的优势。总起来讲，适应科技迅猛发展所需的诸如耐腐蚀、耐高温、耐辐射、耐磨损的结构材料，以及敏感、记录、半导体、光导纤维、液晶高分子等信息材料和超导体、离子交换树脂与交换膜等高功能材料，它们的制取都是需要化学进一步参与研究的重要课题。
位于北京周口店的北京猿人遗址中的炭层，表明人类使用能源的历史已非常久远。人类社会的发展与能源消费的增长是密切相关的，我们现在使用的能源主要来自化石燃料——煤、石油和天然气等，但化石燃料是一种不可再生，并且储藏量有限的能源，而且在开采和燃烧过程中还会对自然环境造成污染。为了更好地解决能源问题，人们一方面在研究如何提高燃料的燃烧效率，另一方面也在寻找新的能源。这些都离不开化学工作者的努力。例如，核能和太阳能的发电装置离不开特殊材料的研制；用氢作为能源需要考虑贮氢材料和如何廉价得到氢，等等。
环境问题是当今世界各国都非常关注的问题。在世界人口不断增长、生产不断发展、人民生活水平不断提高的过程中，由于人们对环境与生产发展的关系认识不够，以及对废弃物处理不当，使环境受到了不同程度的破坏，如土地的沙漠化、水资源危机、酸雨、臭氧层的破坏、有毒化学品造成的污染等。因此，保护环境已成为当前和未来的一项全球性的重大课题之一，也是我国的一项基本国策。在这些关系到国计民生的环境问题中，化学工作者是大有作为的。因为污染问题的解决主要还得靠化学等方法。有的专家提出，如果对燃烧产物如CO2、H2O、N2等利用太阳能使它们重新组合，使之变成CH4、CH3OH、NH3等的构想(图5)能够成为现实，那么，不仅可以消除对大气的污染，还可以节约燃料，缓解能源危机。
对健康的关注也是人类面对的重要课题。我们知道，用以保证人体健康的营养、药物的研究、人体中的元素对人体生理作用的研究，以及揭开生命的奥秘等，都离不开化学。因此，如何在这些方面正确地运用化学知识，与其他学科协调研究就成为调节生命活动和提高人体素质的重要手段。
此外，在资源的合理开发和利用、提高农作物的产量，以及癌症治疗的研究等方面，化学也都扮演着极其重要的角色。
综上所述，在研究材料、能源、环境、生命科学等方面，以及在我们的日常生活中，我们不难看出，化学对社会的发展和人类的进步起着非常重要的作用。
1: 弓虽笨重,但能射得又远又准;雕上行猎图后,弓变得华美了,但却失去了实用价值。真正的美在于实用价值,不事雕琢的朴素人生照样绽放生命华彩。
2 :由黑檀木制成的弓笨重,外观毫不出色,一点也不美,这是它形式上的缺憾,但它功能好,这是它本身价值的体现,内在美是一种更高层次的美。
一、立意角度
1、正确立意角度：
猎人角度：苛求与失去、完美也要适度、重其本质、轻其形式、顺其本性、莫让爱水横流弓的角度：真实最美、去掉装饰，追求本质，华而不实与实而不华
事件角度：追求生命的本色、完美无需装饰
2、立意失误举例：
缺陷是美 感谢残缺找准自己的位置 主观与客观协调 主观认识找到高度 自作聪明用辩证的观点看问题 懂得追求珍惜眼前 学会生活物尽其能 有得必有失
从学生作文的实际情况看有如下立意：
①开始好使的弓——雕图后断了——不是美的就一定好
②有些东西不需要别的东西去装饰——简单的也可以是美的
③弓耐用的本质胜过它的美丽外表——东西的本质胜过外表
④重视内在本质，不要刻意注重外表——美不只注重外表
⑤其实朴实也可以很美
⑥华丽的修饰不一定真美，平平淡淡才是美
⑦任何事物都有它不完美的一面，不要刻意去追求完美
⑧残缺的也可以是美的
⑨金无足赤，人无完人——过分追求完美只会事倍功半
⑩弓为什么断，弓断的原因——猎人对弓的爱不是真正的爱
还有“不要盲目追求不属于我们的东西”“知足者常乐”等立意，作文结构模式还有弓的自白（命运，自述）——加以引伸、联系、深化,猎人自述——从父母、师长的角度出发：什么爱才是真正的爱？等。
学生作文的立意角度归类：
①缺憾与完美②外表与本质③细节决定成败④人的追求与措施等。
教师点拨：材料作文的关键，是看懂材料，选好写作角度。具体步骤如下：
1、完整地阅读材料、及全部要求
2、在整体感觉的基础上给材料分层或分人物、角度
3、再整合起来，对材料形成整体理解
4、认真看“要求”，是可以任选一个角度，还是只能就主旨写作。但无论如何角度都必须是材料中有的，不能偏离或曲解材料。
二、材料分析
（1）弓：出色的、又远又准——猎人：珍惜 、 喜爱
（2）弓的外观：毫不出色、稍微笨重——猎人：可惜、 补救 别让爱变成伤害
（3）爱的初衷——弓断的结果
莫让溺爱之水横流
爱是洒向花儿的清水和阳光，甘甜温暖，滋润它茁壮成长。
爱是母亲一句轻声的问候，是对孩子的一次轻柔抚摸，激励温暖了孩子的心头。
但爱又是无节制地对花儿的修剪，翻土，松根，让还未绽放的花蕾早早凋零。爱又是任孩子为所欲为，满足其一切要求的放任，让孩子长久依赖于他人，无法走向社会与未来。
爱可以温暖一切，感染一切。但过度的爱便成了溺爱，成了毁灭，它可以淹没一个人的前程，断送一个人的命运。因此我要说：莫让溺爱之水横流。
商纣王爱他的美姬，爱得将臣子的心挖出来以博她一笑，爱得辜负百姓，无所作为。纣王将所有的爱倾注于她的身上，将朝政、家国、百姓、良臣忠言统统抛之脑后。爱终于无法承受，溺爱的洪水泛滥了，咆哮着奔向纣王安睡的寝宫，冲向外面早已冷却的世界，将纣王连同他的美梦一同吞噬，使一个朝代早早退出历史舞台。殊不知，这一切都因纣王无节制的爱而起，爱一旦超越原有的界限，便如滔天般巨浪淹没一切。
赵太后爱长安君，这爱众所周知，“尊长安君之位，而封之以膏腴之地，多予之重器”，还舍不得长安君到齐国作人质。而触龙却说：“老臣窃以为媪之爱燕后，贤于长安君。”没错，将燕后远嫁他乡，并为她祈祷，不希望她回来，这是使“子孙相继为王”的长久打算。爱长安君，却尊其位，封其地，厚其物，却没有考虑“一旦山陵崩，长安君何以自托于赵？”过分的爱，定会贻害长安君，使其无法立足于赵。而赵太后最终也明白了这一点，质长安君于齐，最终赢得众人的信任与佩服。
邹忌对他的国君很忠诚，这也是一种爱。然而邹忌却没有让溺爱之水横流。他以敏锐的眼光，以巧妙的进谏，讽喻齐王察纳雅言，扬长避短以赢得万民拥戴，终使齐国富国强兵，称雄于天下。
爱是钟表里的那一根发条，轻轻地拧几下，便足以让表继续走下去，爱得越深，拧得越紧，只会使发条崩断，适得其反。因此，爱需要控制，适当的爱才会让花儿更茁壮，天空更蔚蓝，才会让快乐的笑声回荡于耳边。
溺爱只能葬送人之所爱，朋友，请您切记，莫让溺爱之水横流。
名师点评：本文在素材选用方面，有三个亮点：一是善于用足用好课本素材；二是善于把课本素材与课外阅览的文学素材、哲理素材结合起来综合运用；三是善于一材多用，创新思维，对“邹忌讽齐王纳谏”的议论评述，尤为新颖独到，令人颔首称叹。
春节朋友来串门时，带来了一箱柑橘，盒子喜庆而漂亮。等到打开却发现，里面的桔子大多发黑，已经不可食用了。朋友惊呼上当：本以为如此精致的包装中一定是上好的佳品！
我一笑，拿出了去年收藏的一个极为精美的月饼包装盒。如果仅仅从包装上看，谁能想到里面昂贵的月饼的味道甚至赶不上超市三元一块的散装月饼呢？
于是，我们在批评商家投机的时候不禁又自问起来：是什么蒙住了我们的双眼？在我们过度的追求华丽的外表时可曾注意过它的内在品质？我们追逐的到底是什么？
一张檀木弓，本来射得又远又准，可带着对外观的失落请最优秀的艺术家在弓上雕出了一幅绝美的《行猎图》时，弓却被拉断了。当这张弓失去了它的实际价值时，再精美的图画也失去了存在的意义。
记得曾经看到过这样的一则报道：某市市长，为了向人展示自己城市的风采，大修城市广场，大搞形象工程，而终因负债累累，城市经济趋向萎靡，在美丽的广场，留下的不是市民的欢笑声而是阵阵怨声。
也记得眼见过这样的一个故事：一位父亲，用品牌将自己的孩子“武装”到了牙齿，以期望成为他人眼中最为优秀的孩子。而当孩子因过度追求物质的享乐而走上歧路时，我不知道这个家长在追逐着警车呼号的同时是否还会有一种思考。
注重外表，忽略内在品质，带给我们的布仅仅是遗憾，甚至是悲剧。还有什么比“金玉其外，败絮其中”更让人无奈更让人痛心呢？“买椟还珠”留下的也不仅仅是笑柄吧。
乌龟本不美丽，可它却以自己的执著的爬行深深的刻在了孩子们的童话世界里，比起浮躁的白兔，它博得了更多的爱恋。
小草本不美丽，却因那青翠的绿色燃烧起了人们生命的热情，于是，它以盎然的生机永远存活在诗人的生命中。
司马迁本不美丽，他受辱的躯体在世人异样的目光中，爆发出了无穷的生命能量，于是，那残缺的身体照亮了一个民族的历史。
霍金亦不美丽，但他那跳动的手指中的神秘宇宙却让他永远定格在了二十一世纪的灿烂星空。
绿天涯的小草永远惹人爱怜；滋润大地的雨滴永远让人期盼；播洒温暖的阳光永远得人赞美。品质决定生命，除去外表的浮华，留下的才是生命的重量。
海尔集团以它的成功告诉我们：品质永远是第一位的，外表的美丽换得的只是暂时的开放，只有“心”美，才是真美，才能永恒。
长江壮，黄河阔，泰山伟，峨眉奇。空中的鸟儿如果不满足双翅奢求双鳍，它的生活会痛苦；林中的鹿如果不满足奔跑的四肢而期待双翅，它的生活会从此无味。
有位名人曾说：“人生最痛苦的事不是得不到而是永不满足得到的。”历代的贪官污吏，明明已腰缠万贯，却仍处心积虑，不择手段，结果留得一世骂名；毕加索的画，明明已经震惊世界，可他却追求毫不实际的完美，结果他疯了。
奇美的维纳斯，假如接上那断臂，它将失去风采；神秘的蒙娜丽莎，假如注明微笑的缘由，它将失去韵味。世间的美往往是不能苛求的，美是一种本质，一种内涵，一种在不知不觉中流露出的自然。
拥有了智慧就不要期待美丽的外表，山顶的怪石自有它的动人之处；拥有了健康就不要向往百万家产，空中的鸟儿自有它快乐的方向。
很多时候，我们常常被不满足的欲望牵制着，而忽视了自身的实际情况。尺有所短，寸有所长。羡慕别人的满腹诗书而忽略了自己的才华横溢，羡慕别人的温文尔雅而忽略了自己知书达理。人无完人，过分追求完美是傻的，追求完美而使自己迷失是糊涂至极。
有这样一则故事：一个人拥有一张出色的弓，他利用这支弓百发百中，可却不满意它外表的笨重不出色，终因在上面雕刻图画而而使弓断裂。
这种近乎残酷的完美令人汗颜。失去了梦想，也失去真实。做人要有李白“天生我材必有用”的豪气与自信；也要有谭嗣同“我自横刀向天笑，去留肝胆两昆仑”的壮气。相信自己接受自己，展示自己才是明智之举。春天的脚步，自有它的轻盈；夏天的微风，自有它的柔美；秋日的阳光，自有它的明媚；冬日的雪花，自有它的晶莹。让我们忘记完美，活在真实，相信自己，拿出“舍我其谁”的豪迈吟出：“天生我材必有用！”
五 失去本质的东西再美也无用
“哇，这个人的脸怎么那么黑，嘴角还有个胎记，长得真丑……”生活中总是会听到诸如此类的话语，我总会反驳他们：外表再美，内心是丑的，那又有何用呢？
贝多芬的音乐是多么的优美动听，他是多少人心目中的偶像呐！但是，他的外表完美吗？不，他是个残疾人，他听不见自己优美动听的音乐，可是他还是成功了，他凭借着自己对音乐的向往与喜爱，最终还是成为了著名的音乐家。从星光大道出来的杨光、阿宝，他们俩本身都是农村出来的。杨光是个瞎子，而且胖乎乎的，一点也不像个明星的样子，可是他不在乎别人的看法，他热爱音乐；而阿宝，他当初是从山沟沟里出来的，他长得就是土包子一个，就是个拿锄头的人，可是现在呢，他红遍了中国，许多人喜欢他的歌；他们的外表并不美的，但是他们有实力，他们本质美，所以他们成功了。
还有韩红，她可是中国著名的女艺人，是“天后”，但是她没有苗条的身材，漂亮的脸蛋，她只有圆鼓鼓的水桶腰，大饼脸……只是那又怎样呢？她现在不愁吃不愁穿，日子过得似神仙，她还能四处献爱心呢。
外表不一定要好，本身的实力和内心的需要才是重要的，就算外表变漂亮了，结果往往适得其反。
美国著名的歌手迈克·杰克逊，他本身是黑种人，但是他为了要变白，选择了整容，全身上下不知整了多少次，才变白了，可是过了不久，因病离开了我们，他就是太过于看重外表才会不幸得病的，不然以他的才艺和歌唱技术，我相信他一定可以更加成功的，但是，很不幸的还是离开了人世。
世界上还有很多人，他们拥有着美丽的外表，但他们的内心却是邪恶的，他们会犯罪、会吸毒……如果他们合理的运用自身的优点，我想世界应该会和谐许多吧。
不要一味的追求外在的美丽，其实内存美才是最重要的，一件东西如果你一味地想要去改变，只会破坏它本身的美丽，而这样的东西，外表看上去再美、再无可挑剔也是无用的。
我一直追求本质，失去本质的东西再美也无用，包括——人类。
六被扰乱了的美
自然而淳朴的美，有时不加修饰，往往，是最纯洁的！
故事里的那把弓，笨重外观不出色，却可以射得又远又准，这就是它的特点，它美。却因为这样，虽被雕出很优美的装饰，可已不再是那把结实耐用的好弓了。结果，它就扰乱了！
事实上，生活中有许多事物，实际上它本质就是美好的、自然的、朴实的。却不曾想，因为我们的贪婪与追求，不小心被扰乱了，最后，就不止是扰乱的了。
看到这个故事，我冷不丁的想到了四天前的环保，费尽心血了，大自然中的环境也是一种被扰乱的美。社会在进步，经济在发展，当然了，每个人也在不断的追求美好的事物，所以，许多东西的本质就被糟蹋了，就像故事中的那个人，他的观念扰乱了所有事物美。
如今食品安全问题泛滥。为了鱼的肥大，为了猪的重量，为了肉能多瘦，人们可以“自由”地加激素、瘦肉精。为了面粉有多白，为了食品多“活”几天，大量的洗衣粉、添加剂在食品里出现，为了多赚几个钱，地沟油、毒豆芽、三聚氰氨奶粉……出世了。这些具有原味的好东西，化上妆之后，“美”不胜收。最后呢？人们对这些问题非常谨慎，就算是真的，那也不再是原来的美！因为它不自然，不朴实、不纯洁了。
被扰乱的美，谁还敢要？
现在的蔬菜，很油亮，没有虫子，没有瑕疵，可这样好吗？没有农药的浓，怎么会有这么“绿色”的食品，如今的蔬菜很美，可是，连虫子都不敢吃的菜，人，吃多了呢？是农药扰乱了蔬菜健康的美！
我曾见过一个报道，有一个小山村，好山好水好地方，可就是因为穷，为了富，村里人将那里的一座山上的大理石运输出来，钱赚到了，村里也逐渐富起来了。山里的石头少了，他们就用炸药把地下的大理石开采出来。最后山秃了，连植物动物都很少出现。几年后的一天，村里的地质学家发现，这个地方要是当初发展观光农业，还可以保留这儿的美，可是现在，剩下的只是黄土。大理石没了，这个村子还能富多久？后来，自然灾害上了道，慢慢地，这个村的人迁出去了，而这个村“一无所有，只是个驱壳……”自然的美就这么被扰乱了。
有很多时候，有很多事物，不是改变了就是最美的，或许它的本质就是一种完美。甚至纯朴的滋味才是迷人的香味。既然它已经够美了，就请别扰乱了它！
七适合不等于绝配
一双鞋，合不合适，只有穿在自己脚上，才会知道，有时候别人脚上穿上的鞋，款式、颜色正如自己所意，于是我们就会想要拥有，以为适合自己的，便会去追求，但有时追求到了，穿在自己脚上，会发现，并不搭配，有可能是大小不配，也有可能是与自己搭的服装不配。所以说，适合并不等于绝配。
听说过这样一个故事：一个人拥有一张又远又准的弓，但弓的外观却毫不出色，于是，他便去请了最优秀的艺术家在弓上雕一些图画，添上一副行猎图的弓显得更加精致，这个人充满喜悦地拉了弓，结果，弓断了。
一把出色的弓因为雕上一行猎图却断了，这个人，他不知道弓的能力，只是停留于对弓外观的改造，行猎图固然好看，它适合被当做装饰图画，但对于这把弓来说，它不能搭配得上。弓断，正因为它不能有该行猎图。所以，行猎图适合这把弓，但不是弓的绝配。
我们的学习生活亦是如此：有些学生看到优秀生有一套好的学习方法，自认为按照那样自己便可以优秀生，于是盲目地去追随别人的方法，但是最终的结果并不都如自己所意。
每个人的学习都有自己的方法，别人的方法有时虽适合自己，但毕竟人各有不同，在一些方面，比如：能力、知识面、作息时间等都会有差别；清华、北大的学生的学习方法有可能也适合我们，但并不是每个人学习了都能考入清华、北大。适合不等于绝配，不能盲目地去照搬别人的做法，要有属于自己的、和自己的学习生活可以相配的方法。
我们看到的奥运冠军、体育健将都是通过每一次辛勤的锻炼，一起重复着令人几乎乏味的动作，他们的成功有一个共同的因素：苦练。但是，是否每个人只要苦练像他（她）们一样，就能成功吗？不，不能。苦练这方式适合每一个运动员，但他（她）们需要一个与他（她）们绝配的训练方法。每年一个运动员都有一套自己的训练方法。那才是他们“练”向成功的关键。
弓配上一幅好的行猎图，不能使它更出色却使它断了，学生认为优秀学生的学习方法适合他们，但并不能使每一个都成为优秀学生；运动员都需要有一套自己的训练方法，与自己的能力相配，绝配自己……
综上所述，适合并不等于完全合适，并不等于绝配。
八 珍惜且珍行
“人生若只如初见，何事秋风悲画扇”这是纳兰容若的诗，我对此深有感触。是啊，要是事物都能像刚开始时的样子那该多好啊，只是我们却无力改变，只能走好每一步。
一张出色的黑檀木制成的弓虽射的又远又准，刚开始主人很珍惜它。但是后来发现弓有点笨重且外观又不出色，所以决定改造他，但一失足成千古恨，待弓断了，他只能独自一人惋惜着。
他虽珍爱着这把弓，但却用错了方法，使弓变成了无用之物。所以他应该找适合物质本身的东西，从而进一步改造它，升华它，而不是盲目地去改变它，这难免有些“画蛇添足”。
同样，这样现象在当今社会下也屡见不鲜。
现如今，家长对孩子的教育尤其重视。专家说，孩子三至五岁是开发右脑的黄金时期。所以很多家长都纷纷开始了“学前教育”，让孩子们小小年纪还没享受到童年的乐趣时便让他们随着巨大的压力。
殊不知，这对孩子是多么的残忍。孩子应该享受他们应有的童年，而不是被厚重的锁结锁住。虽说腹有诗书气质华，但未免太早了点。所以，应该珍惜且珍行。
对于人生我们应该有正确的奋斗目标，身为当代中学生的我们应以学习为重。好好珍惜我们所拥有的。珍惜生命，亦是不可忽视的。
弱不禁风的林黛玉，她虽面临着人生的各种磨难与挫折，但她却依然顽强的活着，走好生命中的每一步。
当代青年刘伟，他的双臂没了，但他却依然乐观向上的活着。
他对音乐有着无限的喜爱，尽管他的求学之路是多么的艰难，可他却从不放弃，凭着执着的信念，靠着顽强的意志不懈地完成他的音乐梦想。终于成为了一个家喻户晓的人，还成功的拍摄了电影。史铁生说过：死不是一件急于求成的事，死是一个必然降临的节目。他亦对生命有着执着的热爱，他努力走好生命中的每一步，从不言弃。的确，要活着，要好好地活着。
在人生的道路上，我们应该珍惜且珍行！
纳米吸波复合材料的研究与
发展趋势
吸波复合材料主要是应用在飞机，坦克等表面
来降低其被探测和摧毁的概率，提高目标的生存能
力。吸波复合材料是一类功能复合材料，它能吸收投
射到它表面的电磁波能量，并通过材料的介质损耗
使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量_1]。吸
波复合材料是由功能体(吸收剂)和基体组成。当吸
波复合材料中的功能体为纳米量级时，吸波复合材
料将产生不同于常规材料的吸波性能。在已公开报
道的纳米吸波复合材料中，性能比较突出的是美国
研制的“超黑粉”纳米吸波复合材料_2J，它实质上就
是以纳米石墨为功能体的石墨一热塑性复合材料和
石墨环氧树脂复合材料。
纳米吸波复合材料之所以具有不同寻常的吸波
性能是因为纳米材料的特殊结构引起的口]。一方面，
纳米微粒尺寸为1～100 nm，远小于雷达发射的电
磁波波长，对电磁波的透过率大大高于常规材料，这
就大大降低了电磁波的反射率；另一方面，纳米微粒
材料的比表面积比常规微粒大3～4个数量级，对电
磁波和红外光波的吸收率也比常规材料高得多。此
外，随着颗粒的细化，颗粒的表面效应和量子尺寸效
应变得突出，颗粒的界面极化和多重散射成为重要
的吸波机制，量子尺寸效应使纳米颗粒的电子能级
发生分裂，其间隔正处于微波能量范围(10 ～10
eV从而形成新的吸波通道_|J。
吸波复合材料按其应用形式可分为涂敷型吸波
复合材料和结构型吸波复合材料。
1 涂敷型吸波复合材料
纳米铁氧体吸波复合材料_5。o]
铁氧体吸波复合材料是既有一定介电常数和介
电损耗，又有一定磁导率和磁损耗的双复介质。它除
有电子共振损耗外，还具有铁氧体特有的畴壁共振
损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗等特性。其
作用机理可概括为铁氧体对电磁波的磁损耗和介电
损耗。
23(5)：796—800．
[37] 李华，Bocaz—Beneventi G，Have J．计算机与应用化
学_J]，2002，1 9(3)：296—297．
[38] 熊少祥，李建军，程介克．分析测试学报EJ3，1996，15
(3)：69—73．
将铁氧体纳米颗粒与聚合物复合而成的纳米复
合吸波材料能有效吸收和衰减电磁波和声波，被认
为是一种极好的吸波材料。铁氧体纳米复合材料多
层膜在7～17 GHz的频率段内的峰值吸收为一4O
dB，小于一lO dB的频宽为2GHz_l 。王国强等人对
比了纳米铁氧体／导电聚合物复合吸波材料和非纳
米铁氧体／导电聚合物复合吸波材料的吸波性能。实
验结果表明，在8～12 GHz的频段内，纳米吸波复
合材料的吸收率均高于非纳米吸波复合材料_1引。
铁氧体吸波复合材料的研究重点在于如何通过
调整材料本身的化学组成、粒径及其分布、粒子形貌
及分散性等来提高复合材料损耗特性和降低其密
度。美国已研制出一系列薄层状铁氧体吸波复合涂
料，并成功应用于F一117A战斗机。
纳米金属粉吸波复合材料_l �6�8
从金属的电子能级跃迁、原子相对振动的光学
波、原子的转动能级和原子磁能级的分析可以看出，
具有磁性的金属超细颗粒与电磁波有强烈的相互作
用，具备大量吸收电磁波能量的条件_l 。
纳米金属粉吸波复合材料具有微波磁导率较
高、温度稳定性好(居里温度高达770 K)等突出优
点，己得到了广泛应用。纳米金属粉吸波复合材料主
要包括羰基纳米金属粉复合材料和纳米磁性金属粉
复合材料两类。其中羰基纳米金属粉主要包括羰基
Fe、羰基Ni和羰基Co等：纳米磁性金属粉主要包
括Co、Ni、CoNi和FeNi等。
陈利民等人[1副制备了高抗氧化能力的纳米金
属吸波复合材料y一(Fe，Ni)。实验结果表明，该材料
在厘米波和毫米波波段均有较好的吸波性能。法国
科学家最新研制成功了一种由CoNi纳米金属合金
粉与绝缘层构成的复合材料。将该材料与粘合剂复
合而成的吸波复合材料的电阻率高于5 Q�6�1cm，在
50 MHz～50 GHz的频率范围内具有良好吸波性
能 引。
纳米有机聚合物吸波复合材料
作为功能体的导电聚合物主要包括聚乙炔、聚
苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。其主要的吸波机理是：利用
某些具有共轭主链的高分子聚合物，通过化学或电
化学方法与掺杂剂进行电荷转移作用来设计其导电
结构，实现阻抗匹配和电磁损耗，从而吸收雷达波。
将不同种类的无机纳米相与有机聚合物复合可
以制成强吸收的电阻损耗型、介电损耗型、磁损耗型
纳米吸波复合材料。比如，将碳纳米管与聚合物复合
能形成一种性能优良的电阻型宽带吸波复合材料。
因为碳纳米管具有良好的导电性，引入到聚合物中
不仅可形成导电网络，而且对复合材料有增强作用，
比常规的炭黑、石墨填充到聚合物中的吸波性能强
得多。
结构型纳米吸波复合材料n。 们
结构型吸波复合材料既能吸波，又能承载，具有
频率宽、效率高、不增加消极重量等优点。目前结构
型吸波复合材料主要有两大类：蜂窝夹层型吸波复
合材料和层压平板型吸波复合材料口 。。]。
下面主要研究作为功能体的结构型纳米复合材
料的特点与应用。
纳米SiC吸波复合材料lL2 。
SiC功能体具有密度小、耐高温性能好和吸收
频带宽等优点，但常规制备的SiC吸收效率较低，不
能直接作为吸波复合材料的功能体。因此，必须对
SiC进行一定的处理以提高其吸收效率。一般采取
以下两种处理方法：提高SiC的纯度和对其进行有
控制的掺杂。日本利用高纯度的原料，制得了纯度极
高的SiC粉体。前苏联曾用掺杂的方法提高了SiC
的吸波性能。
此外，还可以采用多层复合的结构形式进行改
进。日本用二氧化碳激光法制备出了具有优良吸波
性能的Si／C／N 和Si／C／N／O 吸波复合材料 。
最新的研究结果表明，Si／C／N和Si／C／N／O纳米吸
波复合材料在毫米波段和厘米波段均有优良的吸波
性能。
纳米SiC纤维吸波复合材料
SiC系列纤维具有强度高、模量高、热膨胀系数
低、电阻率可调节等特性和耐高温氧化直径小、易于
编织等特点，是高性能复合材料的理想增强剂。由于
常规SiC纤维的电阻率分布在10。～10 Q �6�1C1TI的
范围内，而其电阻率在10 ～10。Q�6�1C1TI范围内才具
备较好的吸波效果。因此，SiC纤维必须用适当的处
理来调节其电阻率。一般采用的方法为高温处理法
和掺杂异元素法。
王 军等人L2 制备出力学性能良好、电阻率连
续可调的纳米SiC／Ti复合纤维。将这种纤维与环氧
树脂复合后可得到具有良好的吸波性能的结构型吸
波复合材料。
前景展望
针对吸波材料“薄、轻、宽、强”等性能方面的更
高要求，需要首先研制出具有吸波性能的纳米粉体，
然后根据具体要求将不同种类的纳米粉体进行各种
形式的复合以获得最佳吸波性能。在先进复合材料
基础上发展起来的既能隐身又能承载的结构型吸波
复合材料，是当今吸波复合材料的主要发展方向。其
关键技术主要包括复合材料层板的研制、介电性能
的设计匹配、有“吸、透、散”等功能的夹芯材料的研
制与设计及诸因素的优化组合匹配等。
随着先进探测器的相继问世，吸波复合材料必
将发展成能兼容米波、厘米波、毫米波、红外和激光
等多波段的吸波复合材料。
