马来酸酐等离子体改性聚丙烯薄膜表面的硫酸腐蚀行为

以马来酸酐的等离子体聚合方法对聚丙烯薄膜表面进行了亲水改性,用FT-IR、接触角等分析手段研究了等离子体处理功率对改性薄膜表面的化学结构和亲水性能的影响以及薄膜表面的马来酸酐等离子体聚合物在高温强酸环境中的腐蚀行为.结果表明,马来酸酐等离子体聚合物可水解为聚马来酸结构,改性薄膜表面接触角达到43°～50°,接触角随处理功率的提高呈上升趋势.50W的马来酸酐聚合物的耐110℃、40%硫酸腐蚀性优于30W的马来酸酐聚合物;在高温硫酸介质的腐蚀环境下,马来酸酐的等离子体聚合物可通过磺化反应而引入亲水的磺酸基团,腐蚀后改性薄膜的表面接触角进一步降低至30°以下,获得了更佳的表面亲水性.     

PET薄膜的亲水改性研究

目的 探索对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜亲水改性的制备工艺,研究其是否能有效提高PET薄膜表面的亲水性。方法 将PET薄膜裁剪成1 cm×4 cm的矩形样条,样条放入盛有无水乙醇的离心管中超声清洗,经烘干后再放入叔丁基过氧化氢(TBHP)溶液中进行引发反应,引发完成的PET薄膜样条依次用无水乙醇、水超声清洗后放入PVP溶液进行改性,最后超声清洗并烘干放置24 h进行接触角测试与红外光谱测试,分别评价PET薄膜的亲水性与表面成分变化。结果 使用不同PVP进行改性,PVP-K90对PET薄膜的改性效果最佳,接触角下降最明显,其接触角为21.3°。研究不同浓度TBHP对接触角的影响,随着TBHP浓度增加,接触角逐渐减小,TBHP浓度为1%时,其接触角为28°。探究不同浓度PVP-K90对接触角的影响,随着PVP-K90浓度增加,接触角呈现先减小后略有增大的变化趋势,PVP-K90浓度为5%时达到最小值(24.2°)。最佳配方和工艺为：5%PVP-K90+1%TBHP,温度80℃,转速600 r/min,反应时间1 h。PET薄膜的接触角从改性前的81.7°下降到改性后的29.5°,亲水...     

交流和直流脉冲等离子体改性聚四氟乙烯对比研究

利用自行研制的直流脉冲电源和交流脉冲电源产生等离子体, 分别对聚四氟乙烯进行了表面改性研究.在放电电压、占空比、工作气压、工作气氛、处理时间相同的情况下,探讨了直流脉冲和交流脉冲等离子体对样品改性效果的不同影响;通过接触角测量、扫描电镜(SEM)等手段对未处理的、直流脉冲和交流脉冲作用后的亲水性、表面形貌进行了检测和分析.结果表明:交流脉冲等离子体对PTFE的改性效果优于直流脉冲等离子体.     

氯化亚锡和纳米二氧化硅对PET材料表面亲水性影响

目的 提高PET材料的表面亲水性.方法 氯化亚锡与PET共混成膜后,采用共混接枝法,在共混膜表面接枝氨基化改性的纳米二氧化硅,制备出强亲水的PET材料.采用静态接触角、傅里叶变换红外光谱仪、原子力显微镜测试手段对PET材料表面进行表征.结果 氨基化改性的纳米二氧化硅能够成功接枝在氯化亚锡与PET共混材料表面.当氯化亚锡质量分数为0.3%时,共混膜接触角由98°下降到74.5°.共混膜接枝氨基化改性的纳米二氧化硅溶液20 h时,PET材料表面接触角由74.5°下降到7.8°,亲水性得到了极大提高.接枝膜浸泡于蒸馏水10 d后,PET材料表面接触角由7.8°上升至34.9°.结论 氯化亚锡与PET材料共混,接枝氨基化改性的纳米二氧化硅后极大地提高了PET材料表面的亲水性.     

PDMS薄膜与CR39光学树脂不可逆封接方法研究

目的 为了提高PDMS薄膜与CR39光学树脂表面间的不可逆封接性能,拓展光学材料在微流控领域的应用空间.方法 研究了PDMS薄膜和CR39光学树脂两种待封接表面氧化改性和化学接枝等多种表面改性处理的原理及方法,试验测试了不同改性处理后待封接材料红外光谱及其表面接触角 α 的变化,进而反映了材料表面润湿特性的变化,搭建了微流控芯片封接强度测试试验平台,测试了不同试验条件下封接后微流控光学芯片样本的封接强度.结果 表面氧化和化学接枝不同改性处理后,PDMS薄膜和CR39光学树脂表面的接触角α均明显减小.采用氧等离子+HEMA化学接枝组合改性处理后,两个待封接表面的接触角α分别可以长期稳定在50°和60°左右,保持良好的润湿特性.采用氧等离子清洗+APTES化学接枝组合改性处理并完成封接后,两个封接面间会形成致密的Si—O—Si聚合层,芯片封接强度最高,可达975 kPa.结论 不同表面改性处理方法能够不同程度降低PDMS薄膜和CR39光学树脂待封接表面的接触角α,改善润湿特性,氧等离子+APTES化学接枝组合改性处理为上述两个待封接表面间的最优不可逆封接方法,能够大大增加封接面间的封接强度,有效提高微流控光学芯片的可靠性.     

OTS自组装单分子膜在玻璃表面功能化的研究

采用分子自组装技术在羟基化的玻璃基片表面成功制备了十八烷基三氯硅烷单层膜 (OTS-SAMs).运用接触角测试仪测定了水在自组装薄膜表面的接触角;用原子力显微镜(AFM)分析了OTS-SAMs的表面形貌,并对经过紫外线照射改性的OTS-SAMs薄膜表面进行分析.结果表明:该组装膜具有很好的疏水性,其对水的接触角高达105°;在组装初期2 min内,十八烷基三氯硅烷水解产物主要是与基体表面的羟基发生聚合反应,表现为岛状物结构团簇,随着组装时间的增加,基体表面的有机硅烷分子之间发生聚合反应,当组装15 min后,成膜过程趋于稳定,可以在基体表面形成平整致密的自组装薄膜;经过紫外线照射改性后的薄膜表面亲水性明显提高,在2 h时达到了很好的羟基化效果.     

低模量钛合金表面水热法制备含银二氧化钛抗菌薄膜

目的提高医用低模量近β型TLM(Ti-25Nb-3Zr-2Sn-3Mo)钛合金的抗菌性能。方法在200℃条件下,在硝酸银溶液中对TLM合金分别进行12,24 h水热处理,在其表面制备含银Ti O2抗菌薄膜。通过SEM,XRD,XPS等表征薄膜的微观结构及状态。以去离子水水热处理TLM合金作为参照,比较薄膜的亲水性,并采用抑菌圈法研究其抗菌性能。结果 SEM,XRD及XPS分析表明,水热处理后,TLM合金表面形成了Ti O2纳米晶粒组成的薄膜,薄膜中的钛和铌分别以Ti O2和Nb2O5形式存在,银以金属态存在。接触角测试结果表明,水热处理试样表面具有良好的光致亲水性,紫外光照射30 min后,水接触角从108°降低到10°以下。抗菌实验中,水热处理试样在对大肠杆菌和金黄葡萄球菌培养24 h后,产生了明显的抑菌圈,相比之下,对金黄葡萄球菌的抑菌圈较宽。结论硝酸银溶液水热法在医用钛合金表面可以合成含银Ti O2薄膜,具有工艺简便、处理温度低、抗菌效果明显等优点。     

CPP薄膜表面的氟等离子体聚合及其亲水性研究

通过等离子体引发聚合的方法,使三氟氯乙烯(CTFE)在CPP(流延聚丙烯)薄膜表面发生聚合反应.分别对未处理的CPP薄膜和经等离子体聚合处理的CPP薄膜进行质量分析、扫描电镜和能谱表征,证实在CPP薄膜表面生成了含氟聚合物.在一定范围内考察了聚合时间、板极电压和压力对三氟氯乙烯沉积速率的影响,由于等离子体刻蚀作用与聚合反应同时存在,沉积速率与3种过程因素均未呈现线性关系.氟聚合物层使薄膜表面极性减弱,导致表面能中极性分量所占的比例减少,色散分量的比例增加,表面能降低,水和乙二醇在薄膜表面的接触角增大,CPP薄膜的表面亲水性减弱.     

交流脉冲等离子体作用于聚四氟乙烯表面性能研究

利用自行研制的100kHz交流脉冲电源产生等离子体,对聚四氟乙烯进行了表面改性研究.在放电电压、占空比、工作气压、工作气氛、处理时间相同的情况下,探讨了样品置于放电区域不同位置、采用不同的电极间距对改性结果的影响,并对改性效果的保持特性进行了考察.通过接触角测量、扫描电镜(SEM)等手段对作用前后样品的亲水性、表面形貌进行了检测和分析.结果表明:交流脉冲等离子体对PTFE表面有良好的改性效果.     

低温等离子体处理条件对低密度聚乙烯薄膜表面性能的影响

目的 研究低密度聚乙烯( LDPE) 薄膜经低温等离子体处理前后,表面性能的变化情况。 方法 采用不同的处理条件,对 LDPE 进行低温等离子体处理,并对比 LDPE 薄膜处理前后的表面形貌、表面接触角及剥离强度。 结果 采用空气为处理气氛时,在功率 44 W、真空度 60 Pa 的条件下处理 30 s,LDPE薄膜的静态接触角从处理前的 101 ^o 降到 13 . 5 ^o ;等离子体处理后的 LDPE 薄膜在 1 h 内,接触角会迅速上升到 74 ^o ,失去等离子体处理的效果。 结论 对于处理气氛,空气比 N₂ 和 CO₂ 的处理效果更好;等离子体处理后的 LDPE 薄膜具有明显的时效性,应立即进入下道工序。     

不同过渡层对钢基金刚石薄膜的影响

采用超高真空热丝化学气相沉积(HFCVD)系统,以甲烷和氢气为反应气体,在高速钢W18Cr4V基体上利用3种不同的过渡层(WC、Cr、WC/Cr)制备金刚石薄膜。采用场发射扫描电子显微镜(FE–SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微激光拉曼光谱仪(Raman)以及洛氏硬度计对过渡层和金刚石薄膜进行检测分析,研究了不同过渡层对金刚石薄膜形貌质量和附着性能的影响。结果表明,3种过渡层均可以有效减少钢基中Fe对金刚石薄膜的负面影响,提高金刚石的形核率;其中,采用WC/Cr过渡层时膜基间残余应力最小,仅为0.25 Gpa,附着性能最好。     

微波功率对(100)晶面取向金刚石薄膜制备的影响

以H2和CH4的混合气体为气源,使用实验室自制10 kW新型装置,采用微波等离子体化学气相沉积法(MPCVD)在Si(100)基体上沉积金刚石薄膜,然后采用扫描电镜(SEM)、Raman光谱以及XRD光谱,以得到表面形貌、样品质量和晶面取向等信息,由此获得微波功率对金刚石薄膜取向的影响。结果表明,微波功率对金刚石膜的质量、表面形貌和晶面取向都有明显地影响,随着微波功率升高,金刚石薄膜的形貌变得规则,薄膜中Isp3/Isp2由1.52提高到6.58,其沉积晶面的I(100)/I(111)由0.38提高到3.93。当微波功率为4 900 W时,所得沉积样品晶面以(100)为主,形貌规则,纯度很高。     

预处理对金刚石薄膜质量及结合力的影响

目的改善硬质合金表面金刚石薄膜的结合力。方法采用热丝CVD法在硬质合金基体上制备金刚石薄膜,研究对比喷砂+一步法、喷砂+两步法、Al Cr N过渡层和传统两步法这四种预处理对金刚石薄膜质量及其结合性能的影响。对预处理后硬质合金基体表面的形貌和粗糙度进行分析,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱及洛氏硬度计表征金刚石薄膜的形貌、结构及性能。结果喷砂有利于在基体表面获得均匀分布的凹坑,提高金刚石的形核密度及均匀性,尤其改善了金刚石颗粒的团聚现象。Al Cr N过渡层虽然表面粗糙度不高,但有大量的凸起颗粒,提供了极佳的形核点,也在一定程度上优于传统两步法的表面金刚石形核密度。在金刚石薄膜沉积参数不变的前提下,传统两步法预处理获得的涂层结合力为HF4级,喷砂结合一步法和两步法获得的结合力分别达到了HF3级和HF1级,但Al Cr N过渡层的结合力表现较差。结论 Al Cr N过渡层能阻挡Co的扩散,提高了金刚石的纯度,但金刚石膜的内应力较大,结合力差。喷砂和刻蚀复合预处理不仅能提高金刚石的结晶质量和纯度,金刚石薄膜的结合力也得到改善。     

二氧化碳对金刚石膜生长的影响

利用微波等离子体化学气相沉积法,以H₂/CH₄/CO₂为混合气源,在Si基底上沉积金刚石膜,分析了微波功率和CO₂对金刚石膜生长的影响。利用Raman光谱、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）表征金刚石膜,以得到样品质量、表面形貌、晶粒取向等信息。结果表明:适当提高微波功率,可以促进金刚石晶粒长大并提高（100）取向度;加入适量CO₂,能提高金刚石膜质量和生长速率,并保持表面形貌不会发生明显变化,但随着CO₂含量的增加,金刚石表面形貌发生较大变化,薄膜质量和沉积速率先提高后降低。      

Structure and characteristics of Si-coated diamond grits

IntroductionThe properties of diamond tools are determined bythe quality of diamond abrasive and the adhesion betweenthe diamond grits and the bond[1-3].However,duringsintering process,metal bond containing graphitizing ele-ments seriously erodes diamond grits,which reduces thestrength of the diamond grits.Furthermore,diamondstend to be oxidated when the temperature reaches as highas 700℃.Therefore,sintering process of diamond toolsleads the diamond grits to oxidization,significantly de-creas…     

泡沫铜表面改性对化学气相沉积高质量泡沫金刚石的影响

目的选择合适的过渡层材料改善三维连通泡沫铜衬底与金刚石之间的结合性,制备出三维连通结构的泡沫金刚石。方法选择三维连通的泡沫铜作为衬底,使用磁控溅射技术在其表面沉积Ti、Cr过渡层,然后通过热丝化学气相沉积技术(HFCVD)在表面改性后的泡沫铜衬底上沉积金刚石涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、拉曼光谱仪及红外热成像仪等仪器,对样品的表面/截面形貌、成分结构及热扩散性能进行检测与分析。结果经过Ti、Cr过渡层改性后,泡沫铜表面均能沉积出连续致密的高质量金刚石涂层,在相同的CVD沉积参数下,Cr过渡层泡沫金刚石(Cu-Cr/Dia)的晶粒尺寸更大(~5μm),晶粒质量更高,且膜层厚度大于Ti过渡层泡沫金刚石(Cu-Ti/Dia),Cu-Ti/Dia与铜衬底的结合性要优于Cu-Cr/Dia。Cu-Cr/Dia和Cu-Ti/Dia的热扩散性能均优于泡沫铜,其中Cu-Cr/Dia的热扩散能力略高于Cu-Ti/Dia。结论镀覆Ti、Cr过渡层有效增强了金刚石与泡沫铜衬底之间的界面结合,成功制备了三维连通结构的泡沫金刚石。     

并联导热结构的金刚石/铜基复合材料的制备

为提高金刚石/铜基复合材料的导热性能,在芯材表面预先化学气相沉积(CVD)高质量金刚石膜,获得柱状金刚石棒,再将其垂直排列,填充铜粉后真空热压烧结,制备并联结构的金刚石/铜基复合材料。分别采用激光拉曼光谱(Raman)与扫描电子显微镜(SEM)对CVD金刚石膜的生长进行分析,并通过数值分析讨论复合材料的热性能。结果表明:金刚石/铜基复合材料结构致密,密度为9.51g/cm3;CVD金刚石膜构成连续的导热通道,产生并联式导热,复合材料的热导率为392.78 W/(m·K)。     

梯度基体温度法和反应溅射TiC过渡层对钛合金基体沉积金刚石薄膜的影响

以H2和CH4作为反应气体,采用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在钛合金(Ti6Al4V)平板基体上制备金刚石薄膜,利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、激光拉曼光谱(Raman)和洛氏硬度仪分析薄膜的表面形貌、结构、成分和附着性能,研究了高温形核-低温生长的梯度降温法对原始钛合金和反应磁控溅射TiC过渡层的钛合金表面沉积金刚石薄膜的影响。结果表明:原始基体区和TiC过渡层区沉积的金刚石薄膜平均尺寸分别为0.77μm和0.75μm,薄膜内应力分别为-5.85GPa和-4.14GPa,TiC层的引入可以有效提高金刚石的形核密度和晶粒尺寸的均匀性,并减少薄膜残余应力;高温形核-低温生长的梯度降温法可以有效提高金刚石的形核密度和质量,并提高原始基体上沉积金刚石薄膜的附着性能。     

Preparation of free-standing diamond films for high frequency SAW devices

Free-standing diamond films were prepared by hot filament chemical vapor deposition (HFCVD) method under different conditions. Inter-digital transducers (IDTs) were formed on the nucleation sides of free-standing diamond films by photolithography technique. Then piezoelectric ZnO films were deposited by radio-frequency(RF) reactive magnetron sputtering to obtain the ZnO/diamond film structures. Surface morphologies of the nucleation sides and the IDTs were characterized by means of scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscope (AFM) and optical microscopy. The results indicate that the surfaces of nucleation sides are very smooth and the IDTs are of high quality without discontinuity and short circuit phenomenon. Raman spectra show the sharp diamond feature peak at about 1 334 cm⁻¹ and the small amount of non-diamond carbon in the nucleation side. X-ray diffraction (XRD) patterns of the structure of ZnO/diamond films show a strong diffraction peak of ZnO (002), which indicates that as-sputtered ZnO films are highly c-axis oriented.     

Deposition of diamond/β-SiC nanocomposite films onto a cutting tool material

The motivation behind depositing nanocrystalline diamond/β-SiC composite thin films onto a cutting tool material is not only to obtain films having a whole range of combined properties of the components but also to enhance their fracture toughness without compromising on the hardness aspect. Nanocrystalline diamond composites are expected to behave differently owing to the large volume of grain boundaries. With smooth surface morphology and improved adhesion, diamond/β-SiC nanocomposite film system may not only serve as a separate film system but may also serve as an interlayer for the further deposition of adherent diamond top layers with regard to cutting tool applications. In this paper we report the deposition of nanocrystalline diamond/β-SiC composite thin films onto WC-6 wt.% Co substrates by employing microwave plasma chemical vapor deposition (MWCVD) technique using gas mixtures of H₂ and CH₄ and tetramethylsilane [TMS, Si(CH₃)₄]. Scanning electron microscopy (SEM), glancing angle X-ray diffraction (GIXRD), energy-dispersive X-ray (EDX), micro Raman scattering and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopic analyses have been carried out to characterize the microstructure and composition of the deposited films. The microstructure of the composite films constitutes a phase mixture of nanometer sized diamond and β-SiC grains. By adjusting TMS gas flow during deposition, β-SiC content in the nanocomposite films can be controlled. This aspect was utilized to successfully realize diamond/β-SiC nanocomposite gradient films with diamond top layers on the hard metal substrates in a single process step.