D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2001.01.042 第23卷第1期 北京科技大学学报 Vol.23 No.1 2001年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2001 模式识别对Lax Ba1-xTiO3纳米多晶 制备工艺参数的设计 刘静波刘国华董倩李文超 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要利用溶胶一凝胶法合成钡钛前驱体，经干燥、焙烧等工艺制备了一系列镧摻杂钛酸钡 纳米多晶粉体，利用XRD确定物相及原始晶粒尺寸；通过模式识别中非线性映照及逆映照方 法以原始晶粒尺寸作为目标值将试样分为3类，并通过分类图对工艺参数进行设计，按设计结 果进行实验验证，获得了预期结果的多晶粉体，说明模式识别的应用有利于克服传统“炒菜式” 合成方法的盲目性. 关键词LaBa-TiO,纳米多晶；工艺参数设计；模式识别；非线性映照；逆映照 分类号TB383 BaTiO,基材料具有铁电、压电、热电、介电 现逆映照，仍以样本间距离变化最小为约束条 等特性，且无毒、无嗅、无污染，通过异质离子如 件，采用与非线性映照相同的算法求得逆映照 稀土元素镧的掺杂改性可以使之半导体化，在 结果网，过程如图1所示 电子器件及传感元件领域具有广泛的应用前景 标准样本的构造 及工程价值，通过溶胶一凝胶等软化学法合成 该类材料，可以实现原子和分子尺度的混合， 线性度检查 使产物性能有大的改善；然而传统“炒菜式”合 数据的标准化处理 成方法盲目性很大，不适合新材料的研发；计算 非线性映照 机辅助设计深受青睐，其中模式识别方法有助 二维分类图绘制 于总结规律、预报未知).本文采用非线性映照 设计点的选择 及逆映照方法对工艺参数进行设计，可以根据 性能对材料进行“裁剪”，缩短合成周期，使其性 逆映照 能的稳定性和重现性得以保证. 图1模式识别流程图 Fig.1 Fow chart of pattern recognition 1非线性映照和逆映照的基本原理 2 实验方法及结果分析 模式识别优化技术可分为线性映照和非线 性映照，因线性映照常使多维空间中分布在不 21多晶粉的制备 同区的异类点相混淆，为了缓和这一矛盾，本文 实验中利用溶胶一凝胶法合成溶胶前驱 利用了非线性映照方法对工艺参数进行了处 体，选择不同配比的稀土元素La*作为施主掺 理.该方法对多维图像投影时，力图保持各样本 杂物种，以实现对BaTiO,的半导化，再经水解、 点间距离不变，以维持原有的数据结构.在降维 陈化、干燥、研磨、过筛、焙烧等工艺制备一系列 过程要维持所有点距离完全不变是不可能的， 纳米多晶阿，流程如图2.因溶胶一凝胶过程各 在实际操作过程中以各样本间距离变化最小为 组元对水表现出不同的活性，只有控制工艺参 约束条件，采用一定的优化算法并规定适当的 数才能获得多组元的均一体系.在后续过程中 收敛标准，来求得样本的非线性映照结果；为实 干燥温度、焙烧温度也是影响多晶粉体晶粒 尺寸的重要因素，为此必须寻找合适的工艺参 收稿日期：2000-06-27刘静波女，33岁，博士生第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 七 模式识别对 一 。 纳米多晶 制备工艺参数的设计 刘静波 刘 国华 董 李文超 北京科技大学材料科学与工程学院 摘 要 利用溶胶一凝胶法合成钡钦前驱体 ， 经干燥 、 焙烧等工艺制备 了一系列 斓掺杂钦酸钡 纳米多 晶粉体 ， 利用 确定物相及原始 晶粒尺 寸 通过模式识别 中非线性 映照及逆映照方 法 以原始 晶粒尺寸作为 目标值将试样分为 类 ， 并通过分类图对工艺参数进行设计 ， 按设计结 果进行实验验证 ， 获得 了预期结果 的多 晶粉体 ， 说明模式识别的应用有利于克服传统 “ 炒菜式 ” 合成方法的盲 目性 关键词 氏 一瓜 ， 纳米多 晶 工艺参数设计 模式识别 非线性映照 逆映照 分 类号 ，基材料具有铁 电 、 压 电 、 热 电 、 介 电 等特性 ， 且无毒 、 无嗅 、 无污染 ， 通过异质离子如 稀土元素斓 的掺杂改性可 以使之半导体化 ， 在 电子器件及传感元件领域具有广泛 的应用前景 及工程价值 ， 通过溶胶一凝胶等软化学法合成 该类材料 ， 可 以实现原子 和分子尺度 的混合， ， 使产物性 能有 大 的改善 然 而传统 “ 炒菜式 ” 合 成方法盲 目性很大 ， 不适合新材料 的研发 计算 机辅助设计深受青 睐 ， 其 中模式识别方法有 助 于 总结规律 、 预报未知 「 本文采用 非线性 映照 及逆 映照 方法对工艺 参数进行设计 ， 可 以 根据 性能对材料进行 “ 裁剪 ” ， 缩短合成周 期 ， 使其性 能 的稳定性 和 重现性得 以保证 现逆映照 ， 仍 以样本 间距离变化最小 为约束条 件 ， 采用 与非线性 映照 相 同的算法求得逆映照 结果‘ ，， 过程如 图 所示 标准样本的构造 线性度检查 数据的标准化处理 非线性映照 二维分类图绘制 丽 逆 爱 映丽照 图 模式识别流程 图 非线性映照和逆映照的基本原理 模式识别优化技术可 分为线性 映照 和非线 性 映照 ， 因线性 映照 常使多维空 间 中分布在不 同区 的异类点相混淆 ， 为 了缓和这一矛盾 ， 本文 利用 了 非 线性 映 照 方 法 对工 艺 参数进行 了 处 理 该方法对多维 图像投影时 ， 力 图保持各样本 点间距离不变 ， 以维持原有 的数据结构 在降维 过程要维持所有点距离完全不变是不可 能 的 ， 在实 际操作过程 中以 各样本 间距离变化最小为 约 束条件 ， 采用 一定 的优化算法并规定适 当的 收敛标准 ， 来求得样本 的非线性映照 结果 为实 收稿 日期 戒 卜 刘静波 女 ， 岁 ， 博士生 实验方法及结果分析 多晶粉的制备 实 验 中利 用 溶 胶 一凝胶 法 合 成 溶 胶 前 驱 体 ， 选择不 同配 比 的稀土元素 ，作 为施 主掺 杂物种 ， 以 实现对 。 的半导化 ， 再经水解 、 陈化 、 干燥 、 研磨 、 过筛 、 焙烧等工艺制备一系列 纳米多 晶 〔 ， 流程如 图 因溶胶一凝胶过程各 组元对水表现 出不 同的活性 ， 只 有控制工艺参 数才能获得多组元 的均一体 系 在后 续过程 中 干 燥 温 度 、 焙 烧 温 度 也 是影 响 多 晶粉体 晶粒 尺寸 的重要 因素 ， 为此必须寻找合适 的工艺参 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．01．042