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快速大幅度增压法测量物质的Grüneisen参数

黄代绘  
【摘要】: 格临爱森参数是凝聚态物质的一个重要参数。它几乎包含了物态方程的全部信息,对研究物质的热力学性质、弹性和非谐振性有着重要意义。因此,人们发展了各种各样的理论和实验方法来获得格临爱森参数。但由于理论模型的无法检验和实验精度的原因,准确获得格临爱森参数到目前还是一道难题。 本文首先回顾了高压技术的发展历史,叙述了格临爱森参数的重要意义,对格临爱森参数的理论和实验研究现状作了系统的回顾与分析,并介绍了快速大幅度增压法测量格临爱森参数的原理与优点。 本文主要研究内容如下: (1)在Bridgman压砧上,利用Ba丝、Bi丝已知的压致相变点对装有铁(Fe)、铜(Cu)、铝(Al)金属样品的腔内实际压力和油压的关系进行了标定。 (2)本文在微分中值定理的基础上,首次采用快速大幅度增压法测量了铁(Fe)、铜(Cu)、铝(Al)、铅(Pb)在高压下的Gruneisen参数,使测量数据可以在原理上严格符合热力学公式。 (3)本文从理论计算和实验数据分析两方面对四种金属体系在加压过程中的温度变化进行了修正,使修正后的实验数据从原理上可以作为理想绝热过程的数据,从而解决了以前无法实现绝热条件的难题。 (4)本文测得几种代表性金属在新的高压范围的Gruneisen参数,并讨论了Gruneisen参数随压力的变化关系。我们获得了铁在4.58GPa~7.49GPa、铜在4.40GPa~6.25GPa、铝在4.29GPa~6.90GPa、铅在2.39GPa~4.63GPa压力范围内的γ值,这四种金属的△T/△P和γ随压力的变化趋势同前人的吻合得较好,随着压力的增高,△T/△P和γ值都在逐步降低。本文取得的新的压力范围的数据,是对这几种金属的格临爱森参数γ的重要补充。 (5)本文首次讨论了用快速增压法测量Wu-Jing参数R的可能性,说明这种方法对研究Wu-Jing方程也具有重要意义。我们用实验测量的结果初步计算了几种金属在上述压力条件下的Wu-Jing参数,并首次用实验测得的Wu-Jing参数R来计算Gruneisen参数γ。 通过本文的分析和叙述,可见快速大幅度增压法是一套可行而且合理的测量格临爱森参数的新方法。只要物质在所研究的范围内没有相变,都可以采用此方法来测量其格临爱森参数。 此外,本文还首次在Bridgeman压砧上,在线测量了不同掺杂物质和不同掺杂浓度的聚苯胺在高压下的电阻特性,并研究了其在高压下的电阻变化规律,进而用能带理论对其导电机制进行了定性解释。在压力作用下,掺杂聚苯胺的导电能力都有不同程度的增加,这主要与极子带的弥散作用和载流子浓度的增加有关。随压力的继续增加,载流子的散射机制起作用,抑制了迁移率,从而使电导率变化不明显。


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1 黄代绘;快速大幅度增压法测量物质的Grüneisen参数[D];西南交通大学;2007年
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