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晶体的相变指的是在化学组成不变的情况下,由于温度、压力以及其他化学或物理因素的影响,使得晶体结构或者其宏观物理化学性质发生改变的现象。对于大部分铁电材料都具有相变特征,在相变点附近,通常会出现明显介电异样和热学性质的异样。根据居里-外斯定律,介电常数随温度变化遵循εc=ε∞+C/(T-Tc),样品在相变点附近的介电常数会有大的突变。相变材料特别是铁电材料有很广阔的应用前景。
冠醚又称“大环醚”,是一类含有多个氧原子的大环化合物,包含有多个醚基团。冠醚的空穴结构对离子有选择作用。冠醚最大的特点就是能与正离子,尤其是与碱金属离子络合,并且随坏的大小不同而与不同的金属离子络合。18-冠-6除了与钾离子之间有着很高的亲和性,也能与质子化的胺盐络合,形成包合物(inclusion compounds)。最近日本的Tomoyuki Akutagawa和Takayoshi Nakamura等对苯并18-冠-6,间氟苯胺和(n-Bu4N)TNi(dmit)形成的超分子包合物进行了研究,他们发现,这类包合物也属于分子运动型铁电体,铁电相变源于苯并18-冠-6间氟苯胺盐的180度双稳态运动形成的极化旋转单元。为了寻找具有相变的铁电材料,我们合成了含氮的冠醚包合物,并从结构和介电性质方面研究了其相变的相关特性。
本论文主要分为五部分:第一部分介绍了相变及铁电相变的相关知识,介电常数与相变温度的关系(居里-外斯定律)以及国内外的研究动态;第二部分主要介绍了实验仪器、试剂以及冠醚包合物的合成路线;第三部分主要介绍了冠醚包合物有机分子盐的制备及结构,介电性质和部分热力学性质;第四部分其他冠醚包生物的金属衍生物的制备、结构及其介电性质;第五部分是结论部分,总结了本论文的阶段性研究成果。