辐照产电电气石的高压水热性能优化

【作者】 郭铭； 董发勤； 张伟； 张云翼； 曹一凡； 李嘉琳；

【机构】 西南科技大学固体废物处理与资源化教育部重点实验室； 西南科技大学分析测试中心； 西南科技大学材料与化学学院；

【摘要】 电气石属三方晶系环状硅酸盐矿物,化学式XY₃Z₆[T₆O₁₈][BO₃]₃V₃W,以复杂类质同象替代和独特热释电/压电特性著称,本课题组研究发现电气石在伽马射线的辐照下有定向粒子流产生,证明电气石具有成为新型核电换能材料的潜力。尽管天然电气石分布广泛,但其辐射产电性能受产地、矿床类型影响显著,晶体缺陷及元素占位无序导致应用受限,而通过人工合成可精准调控电气石成分结构,突破天然矿物局限,为揭示元素-性能构效关系及定向设计功能材料提供新途径。本研究以构建高性能电气石为目标,通过高温高压水热合成技术优化电气石结构,从而进一步优化其性能。实验表明,合成产物结构相较天然电气石更趋近理想构型,性能增强。尽管水热生长仍存在微量元素替代,但高纯度、大晶粒及结构优势证实人工调控可突破天然矿物性能瓶颈,为产电材料开发提供理论及技术支撑。更多还原