Li_2O-Al_2O_3-SiO_2微晶玻璃超光滑表面纳米硬度实验研究

介绍了纳米压痕技术的原理和方法.采用三角锥形Berkovich金刚石压头对Li2O-Al2O3-SiO2微晶玻璃的超光滑表面(Ra=0.079 nm)进行了纳米压痕实验.结果表明,当载荷低于300 mN时,微晶玻璃表现出延性特性.此外,在不同的载荷条件(20 mN~300 mN)下微晶玻璃的硬度和弹性模量存在较大的差异,分析其原因分别是纳米压痕的尺寸效应和材料发生了塑形变形.通过将实验得到的微晶玻璃的纳米硬度值与传统计算方法得到的硬度值进行比较,发现传统方法得到的硬度值较大,其原因是传统硬度计算方法忽略了材料的弹性恢复.     

Cr/Al双层纳米薄膜的力学性能测试及其仿真分析

采用纳米压痕仪测量Cr/Al双层纳米薄膜的力学性能,结合有限元仿真的手段对压痕测试进行模拟.通过实验测出了双层膜的弹性模量值和硬度值随着压深h的不同而表现出一定的变化规律,以及得出了溅射时由于核能粒子的轰击而形成的界面层的厚度及其力学性能特征.有限元仿真是对纳米压痕实验的补充,找出了应力主要集中在压头附近的区域,并且发现了最大应力主要集中在双层膜的下层Al膜中,而非上层膜Cr膜中.     

CAB玻璃基底不同方法制备的SiO2膜层性能研究

采用IAD、IBS、MS等三种方法在CAB玻璃上制备了SiO2膜层,通过纳米压痕和划痕仪测量了膜层的纳米硬度和摩擦系数;利用傅里叶转换红外光谱仪对薄膜光谱性能进行了测量;利用SEM,观测膜层表面和断面形貌。结果表明:不同方法制备的SiO2膜层,聚集密度、硬度和摩擦系数不相同,其中,IBS法制备膜层硬度最高,MS法所制备膜层,硬度略低,而IAD法制备的膜层硬度最低;摩擦系数上,IBS法和IAD法相当,较MS法制备的膜层摩擦系数要高。从成膜基理上,对上述结论给出了理论分析。根据试验结果,选用MS法作为CAB玻璃保护膜的制备方法。     

纯钛表面微弧氧化膜纳米压入法研究

微弧氧化是一项较新的等离子体化学-电化学成膜技术，硬度和弹性模量是膜的基本微区力学性能。采用交流微弧氧化方法的铝酸盐溶液中在TA2纯钛表面制备出较厚的氧化膜，利用纳米压入法测定了膜的硬度和弹性膜量，并探讨了微弧放电对氧化膜相组成和性能的影响。研究结果表明：膜的显微硬度和弹性模量分布有相似的变化规律，从膜表层到膜内部，硬度和弹性模量逐渐增加，并在内层膜达到最大值，分别为9.78GPa和176GPa，比钛基体高的多；膜不同浓度处TiO2金红石和TiAl2O5相的相对含量变化决定了硬度和弹性模量的分布。     

结构调制超硬Ti/TiN纳米多层膜的制备及其尺寸效应

使用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了调制周期为5~40 nm的Ti/TiN纳米多层膜,用扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪和划痕仪等手段表征薄膜的微观结构和性能,研究了调制周期对Ti/TiN纳米多层膜性能的影响,并讨论了在小调制周期条件下Ti/TiN纳米多层膜的超硬效应和多弧离子镀技术对纳米多层膜硬度的强化作用。结果表明,与单层TiN相比,本文制备的Ti/TiN纳米多层膜分层情况良好,薄膜均匀致密,没有明显的柱状晶结构,TiN以面心立方结构沿(111)方向择优生长。随着调制周期的减小薄膜的硬度呈现先增大后减小的趋势,并在调制周期为7.5 nm时具有最大的硬度42.9 GPa和H/E值。这表明,Ti/TiN在具有最大硬度的同时仍然具有良好的耐磨性和韧性。Ti/TiN纳米多层膜的附着力均比单层TiN薄膜的附着力高,调制周期为7.5 nm时多层膜的附着力为(58±0.9) N。     

负载型纳米氧化物材料的制备方法设计

依据玻璃分相原理设计了制备负载型纳米氧化物的新方法:熔融-分相法.以Na2O-B2O3-SiO2玻璃系统为基本组成,引入一定量的TiO2(SnO2),在高温下熔融、淬冷,经热处理和化学处理,制备了负载于富硅多孔载体的纳米TiO2(SnO2)材料.结果表明,得到的晶体尺寸和载体的孔径尺度均小于100 nm;负载型纳米TiO2具有良好的光催化性能,负载型纳米SnO2对CO具有催化氧化性能.     

SiO2层晶化对TiN/SiO2纳米多层膜结构和性能的影响

采用多靶磁控溅射法制备了一系列具有不同SiO2调制层厚的TiN/SiO2纳米多层膜.利用X射线衍射、X射线能量色散谱、扫描电子显微镜、高分辨电子显微镜和微力学探针表征和研究了多层膜的生长结构和力学性能.结果表明,具有适当厚度(0.45～0.9 nm)的SiO2调制层,在溅射条件下通常为非晶态,在TiN层的模板作用下晶化并与TiN层共格外延生长,形成具有强烈(111)织构的超晶格柱状晶多层膜;与此相应,纳米多层膜产生了硬度和弹性模量异常增高的超硬效应(最高硬度达45 GPa).随着SiO2层厚度的继续增加,SiO2层转变为非晶态,阻断了多层膜的共格外延生长,使纳米多层膜形成非晶SiO2层和纳米晶TiN层的多层结构,多层膜的硬度和弹性模量逐渐下降.     

纳米TiO2-CeO2复合紫外屏蔽剂的制备和性能研究

采用溶胶凝胶法制备纳米TiO2，CeO2粉体，纳米TiO2-CeO2复合材料。并对其单一粉体和复合粉体的紫外吸收性能加以研究。分析了不同的铈钛比例和复合方式对其复合材料的颗粒形状，粒径大小以及紫外屏蔽效果的影响。研究结果表明采用溶胶凝胶法可制备粒径〈100nm的TiO2、CeO2以及TiO2．CeO2复合粉体。TiO2-CeO2复合粉体的紫外屏蔽效果优于纳米TiO2、CeO2的单一粉体．采用TiO2溶胶与CeO2溶胶混合制备的TiO2-CeO2复合粉体的紫外吸收性较好，该复合粉体中铈钛比例为1：3。     

热处理温度对熔融分相法制备纳米TiO2影响的研究

用熔融分相法制备TiO2光催化材料的原理基于通过调节分相结构控制析晶尺寸。本文重点研究在制备过程中热处理条件对玻璃分相与TiO2析晶及光催化效果的影响。试样的组成选在Na2O-B2O3-SiO2-TiO2体系的分相区域,1300℃熔融,在不同的温度下进行热处理,经酸处理后得到负载于富硅多孔玻璃的纳米TiO2光催化材料。结果表明为使分相尺寸与TiO2析晶速度相匹配,获得最佳的光催化效率,对不同组成的试样热处理条件以575～600℃／12h为宜。     

Q235碳钢表面纳米TiO2复合膜的耐腐蚀性能

在低碳钢表面直接制备纳米TiO2薄膜,结合力不强,膜易脱落.为此,以Ni-P化学镀层作基体和膜之间的过渡层,然后采用溶胶凝胶-提拉法在Q235碳钢表面制备了均匀致密的纳米TiO2复合膜.研究了纳米TiO2复合膜的烧结温度、膜厚度对耐腐蚀性能的影响.结果表明:提拉3次,450℃烧结1 h的纳米TiO2复合膜在3%NaCl溶液中耐蚀性能较好;在紫外光照射下膜的腐蚀电位低于Q235碳钢基体,作为非牺牲性阳极对Q235碳钢具有优异的防腐蚀性能.     

新型复合双层光学增透膜的制备与性能

采用液面下降法在载玻片上制备了T iO2-S iO2/S t-MM A共聚物复合双层光学增透膜。考察了成膜材料组成对内外膜层折射率的影响规律,研究了紫外光辐照处理对内层无机膜厚度和折射率的影响,用紫外-可见分光光度计测试了增透膜的透过率。实验结果表明各膜层折射率随其组成比的变化而线性变化,内层膜和外层膜的折射率可分别在1.45~2.0和1.49~1.60之间连续可调。制备的双层光学增透膜在420 nm~600 nm光谱范围的透过率有很大提高,最高透过率达到99.5%,最高透过波长的位置可通过膜层厚度调整。     

预涂SiO2的二氧化钛薄膜光催化活性与结构关系

载玻片上浸涂一层常温常压合成的SiO2溶胶后再浸涂TiO2溶胶制备预涂SiO2的TiO2薄膜光催化剂,结果发现浸涂一层SiO2会诱导金红石相TiO2生成,并使TiO2光催化活性提高71．75％,但预涂二层SiO2的TiO2薄膜仅有锐钛型且光催化活性较纯TiO2薄膜降低。这说明适量金红石型／锐钛型的混晶型TiO2具有更好的光催化活性。对TiO2微结构分析显示,TiO2薄膜点阵应变越大,薄膜光催化性能越好。X射线光电子能谱研究表明,预涂一层SiO2的Ti02薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜高,预涂二层SiO2的TiO2薄膜Ti^3 含量较纯TiO2薄膜低。扫描电镜分析说明,预涂SiO2的TiO2薄膜表面颗粒粒径较纯TiO2薄膜更小,薄膜颗粒粒径与光催化活性不是简单的一一对应关系。     

反应磁控溅射制备超亲水性SiO2/TiO2多层膜的研究

本文采用反应磁控溅射的方法在玻璃基片上制备TiO2及SiO2／TiO2多层膜，利用X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、接触角测定等分析方法对试样进行表征。研究了不同制备工艺对薄膜亲水性能的影响，初步讨论了SiO2／TiO2多层膜的超亲水性机理。结果表明这种多层膜结构，其底层SiO2作用在于阻止玻璃中的钠离子在溅射过程中向薄膜中的扩散，适当厚度的顶层SiO2，一方面利用到了SiO2本身的亲水性，同时也利用到了TiO2薄膜的光致亲水性。因此在制备TiO2超亲水性薄膜的时候，考虑制备SiO2底层和顶层对于亲水性效果有明显的改善作用。     

CeO2掺杂TiO2催化剂薄膜的制备与表征

以Ar为工作气体，O2为反应气体，利用射频磁控溅射技术成功地在载玻片上沉积了透明TiO2催化剂薄膜。同时利用共溅射技术制备了掺杂CeO2的TiO2催化剂薄膜。采用X射线衍射(XRD)、Raman光谱、UV-VIS-NIR分光光度计、原子力显微镜(AFM)对薄膜进行了结构和形貌表征。     

CeO2 / TiO2 复合体系的有序介孔结构表征

通过有机模板-溶剂热-超临界流体干燥法获得四方相TiO₂有序介孔(2～4 nm) 粉体, 利用浸泡沉淀法将CeO₂ 填充到TiO₂的介孔孔道中, 并用HREM、TEM、BET 等分析技术, 对CeO₂ / TiO₂ 复合体系的有序介孔结构进行了表征, 初步探讨了TiO₂ 介孔结构和CeO₂ 纳米团簇结构的形成机理。结果表明, 所制备的CeO₂ /TiO₂ 体系实现了纳米尺寸结构的均匀复合。      

含氟聚合物纳米TiO2复合涂层性能研究

为了深入探讨含氟聚合物纳米TiO2复合涂层性能,在γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MPT-MS)、N-甲基全氟辛基磺酰基胺基丙烯酸乙酯(MPSAEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)的共聚物中利用原位复合技术引入纳米TiO2微粒,制备了均匀透明的TiO2纳米复合含氟聚合物材料.用红外光谱(FT-IR)、紫外光谱(UV-vis)、透射电镜(TEM)等表征了复合材料的形貌和结构.将聚合物用作涂层材料,用接触角测定仪、多功能电子能谱仪(XPS)和原子力量显微镜(AFM)测定了涂层与水的接触角、涂层表面的化学成分和涂层的形貌.结果表明,纳米复合聚合物可在玻片表面形成均匀光滑的涂层,涂层具有优异的疏水性.     

SiO2-WO3-TiO2三元表面协同型光催化剂的性能研究

以溶胶-凝胶法制得的TiO2为主体,利用H4SiW12O40浸渍烧结法成功地制备了三元表面协同型SiO2-WO3-TiO2光催化剂。采用TGA-DTA、TEM、BET、XRD、FT-IR对该催化剂进行了结构表征。以酸性品红AF水溶液为降解处理对象,考察了SiO2-WO3-TiO2光催化剂的催化活性。结果表明:SiO2-WO3-TiO2光催化剂与TiO2相比,光催化活性有明显的提高。     

CeO2掺杂TiO2粉体的制备及其性能研究

采用Sol-gel法制备了CeO2不同掺杂比例的TiO2粉体,研究了掺杂比例对样品晶型、光谱吸收曲线及光催化降解亚甲基蓝的影响,结果表明:掺杂CeO2的TiO2样品对光波长的响应阈值为500nm左右;样品在普通日光灯下照射4h,对亚甲基蓝的降解率明显优于Degause P25,其中CeO2掺杂比率为7%(mol)的样品降解率达到了最大.     

TiO2与聚合物复合薄膜的离子自组装制备及表征

在常温下,以钛酸丁酯[(C4H9O)4Ti]和聚四苯乙烯磺酸钠(PSS)作为前驱物在普通载玻片上用离子自组装法制备了TiO2纳米粒子/PSS复合薄膜,复合薄膜的透过率随镀膜次数或薄膜厚度的增加而呈现周期性变化。透射电镜(TEM)测试结果表明,TiO2呈板钛矿晶体结构,薄膜连续而均匀,TiO2的平均粒径是3.6nm。光电子能谱仪(XPS)测试结果显示,薄膜中含有Ti、O、C元素,载玻片表面完全被TiO2纳米复合薄膜所覆盖。