碳源入射角对超薄四面体非晶碳膜结构和性能的影响

利用45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧技术制备超薄四面体非晶碳膜,研究碳源入射角变化对超薄四面体非晶碳膜润湿性、表面能、粗糙度、表面形貌、摩擦系数和微观结构的影响以及它们之间的构效关系.结果表明:碳源入射角从0°增加到60°,薄膜与水的接触角由77.6°小幅增加到了82.4°,与甘油的接触角由64.7°小幅增加到71.2°...     

含氢四面体非晶碳膜的制备与结构及力学性能EI北大核心CSCD

采用化学气相沉积法制备具有优异力学性能的含氢四面体非晶碳膜有望满足工业应用的要求。通过自主设计的等离子体增强化学气相沉积实验系统制备含氢四面体非晶碳膜,并对其微观结构与力学性能进行研究。随着偏压从-200 V增加到-500 V,薄膜硬度和弹性模量先增加后减少,最大达到34.0 GPa和282.0 GPa。压应力随着偏压的变化表现出相同的变化趋势。与传统等离子体增强化学气相沉积方法相比,自主设计的等离子体增强化学气相沉积系统制备的碳膜硬度和弹性模量明显提升,碳膜sp3含量(摩尔分数)超过62.3%,制备出的碳膜具有典型的含氢四面体非晶碳膜特征,而非含氢碳膜,主要是由于水冷射频双螺旋电极与平板电极结合增强了粒子的轰击和离化率,提高了薄膜sp3含量。这为在工业中应用制备高硬度和弹性模量的含氢四面体非晶碳膜提供了可能。     

真空阴极多弧离子镀不同厚度四面体非晶碳薄膜的结构和性能

以真空阴极多弧离子镀技术在P(100)型单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。用扫描电镜(SEM)测量薄膜厚度,并观察其表面及断面形貌;用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的相组成;用拉曼光谱标定薄膜中的sp3键和sp2键;用轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度;用划痕法和压痕法测试了膜/基结合强度。在0.5~1.5μm的厚度范围内,随着ta-C薄膜厚度增加,薄膜的sp3键含量逐渐降低,表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,与YG6基体的结合强度不断降低。0.5μm厚的ta-C薄膜具有最小的表面粗糙度(0.17μm),最高的结合强度(剥离时的临界载荷为61 N,压痕等级为HF2),表现出最优的综合力学性能。     

B掺杂CVD金刚石厚膜的应力研究

在HFCVD系统中采用B2O3作为掺杂源制备了B掺杂CVD金刚石厚膜,利用X-射线衍射仪研究了B掺杂对CVD金刚石厚膜应力的影响.结果显示,B元素的掺杂改变了金刚石膜的成分和结构,膜中非晶态碳含量随着掺杂浓度的增加而增加.在低掺杂时CVD金刚石厚膜成核面上的应力状态为压应力,在高掺杂时应力状态为张应力,张应力值随着掺杂浓度的增加而增加.掺杂CVD金刚石厚膜生长面的应力为张应力,在高掺杂时的张应力值较高.     

超薄ePTFE纳米纤维膜用于PM2.5的高效治理

针对中高浓度PM2.5的高效过滤问题,选取颗粒粒径与膜孔径比值(dP/dm)范围为0.86~4.46,厚度小于等于1 μm的三种不同结构的超薄ePTFE纳米纤维膜展开应用性能研究。考察了过滤速度、PM2.5浓度和膜结构对过滤性能的影响以及膜的再生性能。得益于纳米纤维堆叠的网状结构,在过滤速度为1.2~4.8 m/min,进口浓度为200~1000 mg/m3的范围内,三种超薄ePTFE纳米纤维膜均能实现PM2.5的高效截留(>99.5%),其稳定压降和压降增长速度均随过滤风速和进口PM2.5浓度增加而增加,但初始压降和出口浓度仅随过滤风速增加而增加,与进口浓度关系不大。超薄ePTFE纳米纤维膜层数少、过滤阻力低(≤130 Pa)且膜表面光滑(表面粗糙度小于1 μm),降低了滤饼与膜表面附着力,使滤饼易于脱落,在4次循环实验中展现出良好的再生性能。横向对比结果显示,dP/dm为0.86,膜厚度为0.5 μm的超薄ePTFE纳米纤维膜兼具最低的过滤压降(30 Pa)、良好的过滤效率(99.93%)及再生性能好的优势,在中高浓度PM2.5空气净化领域表现出较好的应用前景。     

类金刚石/对称N-梯度CNx多层膜的制备及摩擦性能EI北大核心CSCD

采用直流磁控溅射技术在Si基底上制备了不同CN_(x)层厚度的类金刚石(DLC)/N-梯度CN_(x)纳米多层膜(N含量梯度呈对称的倒"U"形)。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、原子力显微镜、Raman光谱仪、X射线光电子能谱仪、划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机等对多层膜的微观结构、力学性能以及真空和大气中的摩擦学特性等进行了表征。结果表明:多层膜表面平整光滑,均为非晶结构。随着对称N-梯度CN_(x)层厚度的增加,多层膜的表面粗糙度增大,硬度、弹性模量和膜基结合力逐渐降低,磨损率增加。多层膜在真空中的耐磨性比大气中的好。N-梯度CN_(x)层厚度小于30 nm的多层膜的硬度可达21.9~23.1 GPa,膜基结合力为54.2~54.3 N;在大气中的摩擦因数约为0.19,磨损率为(0.98~1.16)×10^(-16)m^(3)/(N·m),在真空中的摩擦因数约为0.18,磨损率为(0.83~0.88)×10^(-16) m^(3)/(N·m)。     

膜厚对GdTbFeCo非晶薄膜磁光性能的影响

采用射频磁控溅射法在玻璃基片上制备了GdTbFeCo非晶薄膜,通过调节溅射时间制备出了不同厚度的薄膜,并研究了膜厚对薄膜磁光性能的影响。磁光特性测试仪的测试结果表明:溅射功率为75W,溅射气压为0.5Pa,薄膜厚度为120nm时,可以使GdTbFeCo薄膜垂直方向矫顽力和克尔角达到较大值,分别高达4575.476Oe和0.393o。能满足磁光记录材料矫顽力大,磁光克尔角大的要求。     

Ag层沉积速率对SnO2/Ag/SnO2三层膜透明导电性能的影响

以射频磁控溅射方法在两种沉积速率下(0.065和0.750 nm/s)制备单层Ag膜,研究了沉积速率对Ag膜结构的影响。以同样的两种速率制备Ag层,并变化Ag层厚度,研究了制备的SnO_2/Ag/SnO_2 3层膜的透明导电性能。结果发现:高速沉积的Ag膜晶粒粗大、表面粗糙度低,也即其结晶性更好且易于连续成膜,该结果很好地解释了当Ag层膜厚较薄时(6 nm),高速沉积Ag层制备的SnO_2/Ag/SnO_2 3层膜表现出更高的品质因子。当Ag层膜厚较厚时(6 nm),低速沉积Ag层制备的3层膜的品质因子更高,并且在Ag层厚度为8 nm时获得的最高的品质因子(4.73×10~(-2)/Ω),大于Ag层高速沉积且膜厚为6 nm时,获得的最高品质因子(3.45×10~(-2)/Ω),这可能与Ag层较厚时,粗糙表面的Ag层表现出更高的透光性有关。     

机械法抛光加工金刚石膜研究

在平面研磨机上使用金刚石抛光盘对金刚石膜进行了抛光实验。通过观察金刚石膜机械抛光过程中表面形貌的变化，并结合拉曼光谱分析，提出了金刚石抛光盘抛光金刚石膜的抛光机理主要是微切削和压力破碎作用，同时还可能有少量金刚石转变为非晶碳的作用。通过单因素实验研究，发现金刚石盘的粒度对抛光金刚石膜材料去除率的影响最为显著。转速越高，表面粗糙度越小，压力和粒度存在最优值，超过该值后，表面粗糙度并不会随之降低。     

PMMA成膜特性的研究

研究了PMMA膜的成膜方法、成膜特性以及作为气敏材料的应用。实验结果表明,PMMA的表面粗糙度与转速密切相关,转速越大,表面粗糙度越小。PMMA的膜厚符合液体动力学方程,旋涂速度越大,膜厚越薄。当旋涂速度为6000rpm时,可得到厚度为42nm的PMMA膜,完全符合气敏材料对膜厚的要求。     

分子筛碳膜的制备

以含六次甲基四胺的热塑性酚醛树脂的乙醇溶液为涂膜液,采用浸渍法在支撑体原膜上涂膜,干燥后一步碳化制备了分子筛碳膜,有效地解决了碳膜制备中分离层易产生针眼﹑裂纹的问题,扫描电镜显示分离层与支撑体结合良好,膜表面光滑无缺陷,所制碳膜H2/CH4的分离系数达到171, H2/N2的分离系数达到74. 实验发现,涂膜液性质、支撑体的孔径以及表面粗糙度、浸渍时间对碳膜的性能有显著影响. 碳膜分离气体的机理主要为分子筛分.     

钛合金基材表面粗糙度对Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜性能的影响

为提高钛合金的抗冲蚀性能,采用真空阴极电弧离子镀技术在不同表面粗糙度(Ra)的TC4钛合金表面制备了Ti/Ti N/Zr/Zr N多层膜。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、划痕仪和砂粒冲刷试验仪分析了多层膜的截面形貌、微观结构、厚度、显微硬度、结合力和抗砂粒冲刷性能。重点研究了基体表面粗糙度对多层膜的结合力和抗砂粒冲刷性能的影响。结果表明,所得Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜厚度约为12μm,显微硬度大于3 000 HV,能显著地提高TC4钛合金基材的抗砂粒冲刷性能。在相同工艺条件下,基体表面粗糙度越小,其表面膜层的结合力和抗砂粒冲刷性能越佳。为获得综合性能良好的Ti/TiN/Zr/ZrN多层膜,TC4钛合金基体的表面粗糙度必须控制在≤1.60μm。     

高反射率Ag-Cu纳米膜玻璃的制备与表征

采用磁控溅射法在玻璃基片上制备纳米Ag薄膜,并在其上镀一层Cu膜作为附着层,利用U-4100分光光度计测量纳米膜玻璃对可见光(380～780nm)和太阳光(340～1 800nm)的反射率;用Auger电子能谱仪测量膜的成分;聚焦离子束和超级扫描电子显微镜测量双层膜中单层膜的厚度.结果表明:膜厚小于110m的银膜,反射率随膜厚增加而变大,当膜厚大于110nm时,其反射率趋于一定值,附着层Cu膜对膜玻璃反射率影响不大.另外,在膜厚一定的情况下,随着玻璃厚度的增加,膜玻璃反射率逐渐减小.膜玻璃对可见光的反射率可以达到97.85%,太阳光的反射率可以达到96.74%.采用聚焦离子束和超级扫描电子显微镜相结合的方法测量多层膜中单层膜的厚度,得到了较好的结果.     

磁响应分离膜研究进展

随着智能材料和纳米技术的发展，具有刺激响应的新型功能膜材料是膜分离技术发展的主要方向之一。磁响应分离膜是一种由磁性颗粒和聚合物高分子混合制备的，可以对磁场刺激产生响应的分离膜。磁响应分离膜兼具膜分离技术的低能耗、高效率等优点和磁性颗粒的磁性响应和催化性能等。磁性颗粒对磁场的响应不仅会影响膜的结构和分离选择性，还会改变膜材料的润湿性以及提高膜抗污染性能。本文从共混法、涂层法、接枝法和原位生长法对磁响应分离膜的制备方法展开论述，介绍了不同制备方法的优缺点及未来发展方向。从调控膜表面润湿性、调控膜抗污染性、调控膜孔径三部分对磁响应分离膜的磁场响应机理进行了详细阐述。并从过滤、吸附、降解、交换分离四方面对磁响应分离膜的应用领域展开论述。最后对磁响应分离膜的发展进行了总结，并对其发展前景进行了展望。     

螺旋槽液膜密封端面空化发生机理

液膜中空化的发生直接影响着密封流体动压润滑性能,基于质量守恒的JFO边界条件,建立考虑表面粗糙度的螺旋槽液膜密封物理模型,经坐标变换将不规则物理域转换成规则计算域,采用有限控制体积法离散控制方程并求解,分析了膜厚、表面粗糙度、螺旋槽功用（上游泵送和下游泵送）、螺旋槽开槽位置及空化压力对液膜中空化发生的影响。结果表明：较小膜厚工况易促生空穴,而较大膜厚易削弱空穴,且随着膜厚增大,表面粗糙度的影响降低甚至被忽略;当密封为上游泵送型时,空穴区周向宽度明显大于下游泵送型,而螺旋槽位置对空化的影响与螺旋槽功用密切相关;选取较小空化压力使空穴缩减,而较大者反之,且后者对提升液膜承载有利。     

超疏水聚偏氟乙烯复合微孔膜的制备及性能

提出了一种超疏水聚偏氟乙烯（PVDF）复合微孔膜的制备方法。以相转化法制备的PVDF膜为基膜,通过恒压过滤将多壁碳纳米管（MWCNTs）沉积到PVDF基膜表面,再经聚二甲基硅氧烷（PDMS）溶液修饰,可制得接触角达162°、滚动角约10°的PVDF复合微孔膜。用原子力显微镜和扫描电镜对膜表面进行结构分析,并测试了膜的接触角、气通量和机械强度等性能,考察了MWCNTs及PDMS浓度对膜结构和性能的影响。研究表明,CNTs在具有微米级粗糙度的基膜上强化了纳米结构,提高了膜的粗糙度,PDMS降低了膜的表面能,二者协同作用使复合膜的接触角大幅提高,滚动角显著下降。与高度疏水的PVDF基膜相比,PVDF复合膜的疏水性大幅提高,断裂伸长率加倍,在模拟海水真空膜蒸馏过程中,保持了较高的传质通量和截留率,具有更好的操作稳定性和抗污染性能。     

射频磁控溅射的不同厚度MgF2薄膜的微结构和应力特性

用射频磁控溅射法在室温Si基片上制备了60．7～1545．0nm范围内不同厚度的MgF2薄膜，并用X射线衍射及激光干涉相移技术对不同厚度MgF2薄膜微结构和应力分布进行了测试分析。结构分析表明：制备的MgF2薄膜呈多晶状态，仍为四方结构；随膜厚由420．0nm增加到1545．0nm，膜的平均晶粒尺寸由3．2tim逐渐增大到14．5nnl。应力研究表明：所制备的MgF2薄膜在Ф≠30mm选区内全场平均应力均表现为张应力；随膜厚增加，MgR薄膜中的平均应力值起始时呈近似线性缓慢减小，当膜厚大于1200nm时，其选区平均应力及应力差基本趋于稳定。     

蒸发速率对硅衬底电子束蒸发钛薄膜性能的影响

采用电子束蒸发法在硅衬底表面制备Ti薄膜。采用原子力显微镜、四探针电阻测试仪和应力测试仪分析了在不同蒸发速率下所得Ti薄膜的表面粗糙度、方块电阻和残余应力。结果表明，随着蒸发速率从0.1 nm/s升高到1.0 nm/s,Ti薄膜的表面粗糙度和方块电阻逐渐降低。不同蒸发速率下所得Ti薄膜的残余应力均为压应力，并且随蒸发速率的升高而增大。     

冷轧钢板表面质量对锆化膜性能的影响

为明确材料表面质量对锆化膜性能的影响规律,在不同粗糙度、涂油量、元素富集程度以及色差缺陷板料表面制备锆化膜,利用扫描电镜、X射线荧光光谱仪及电化学工作站等分析手段研究了锆化膜表面形貌、膜质量、耐腐蚀性等性能。结果表明：钢板表面粗糙度对锆化膜膜质量及耐腐蚀性影响显著,提高材料表面Ra值以及降低RPc值可以提升锆化膜耐腐蚀性。适当提升材料表面涂油量,可以提升锆化膜耐腐蚀性。钢板表面元素富集程度较大或者存在色差缺陷均会降低锆化膜耐腐蚀性。     

直流电弧等离子体喷射法高速制备高质量纳米金刚石膜研究

利用直流电弧等离子体喷射法沉积装置在底径Ф65mm高5mm的Mo球面衬底上成功制备出纳米金刚石薄膜,文章研究了在稳定电弧状态下碳氢比对金刚石膜形貌的影响.通过扫描电子显微镜、原子力显微镜及Raman光谱对样品的晶粒尺寸及质量进行了表征. 研究结果表明: 在稳定电弧状态下,通过提高碳氢比可以在Mo球面衬底上的表面高速沉积出高质量的纳米金刚石薄膜, 晶粒尺寸大约为4～80nm,平均粒径27.4nm.