粘度对含纳米粒子溶液冲蚀单晶硅表面的磨损影响

利用高分辨透射电子显微镜和原子力显微镜观察了含SiO2纳米颗粒溶液冲蚀硅片的表面损伤,考察了纳米颗粒碰撞单晶硅片所导致的微观物理损伤。结果表明,硅片经历一定时间冲蚀后,表面可见纳米尺度的凹坑和划痕,并发现一定厚度的非晶损伤层。抛光液粘度从1.2m Pa.s增加到16m Pa.s时,冲蚀后硅片表面损伤逐渐变得轻微,对应的表面凹坑最大深度从4nm减小到0.5nm,表面损伤层厚度从约12nm减小到4nm。     

超精密纳米胶体射流抛光试验研究

综合考虑了工件表面原子的微观状态,利用纳米颗粒特殊的高比表面能和高吸附特性,提出了一种可实现工件表面原子级去除的纳米胶体射流抛光方法.利用碱性胶体中纳米颗粒与工件的表面反应,设计了可实现超精密表面加工的纳米胶体射流抛光系统,并利用该系统对K9玻璃进行抛光.试验结果表明,纳米胶体射流抛光可实现超精密光学表面的抛光,抛光后表面粗糙度Ra小于1nm.     

MoS2/Zr复合涂层高速钢刀具的切削性能研究

综合考虑了工件表面原子的微观状态,利用纳米颗粒特殊的高比表面能和高吸附特性,提出了一种可实现工件表面原子级去除的纳米胶体射流抛光方法。利用碱性胶体中纳米颗粒与工件的表面反应,设计了可实现超精密表面加工的纳米胶体射流抛光系统,并利用该系统对K9玻璃进行抛光。试验结果表明,纳米胶体射流抛光可实现超精密光学表面的抛光,抛光后表面粗糙度Ra小于1nm。      

单晶硅纳米力学性能的测试

对材料纳米力学性能测试手段进行了研究,着重分析了纳米压痕技术的原理和方法.结合纳米压痕技术,采用尖端四面体Vickers型单晶金刚石压头对单晶硅(100)晶面进行了纳米压痕实验测试.实验发现,在载荷为1 000 mN时,晶体硅出现了明显的裂纹和脆性断裂;而在载荷低于80 mN的情况下,晶体硅则表现出延性特性.此外,在不同载荷条件下对晶体硅的硬度进行了实验测试,测试结果发现,不同载荷条件下晶体硅的硬度测量值存在较大的差异,认为导致这种差异的原因在于压痕区域晶体硅所受压力不同,使得晶体硅内部结构发生了改变,较为准确的单晶硅的硬度测量值为15.7 GPa.     

二维TiO_2纳米网格对CdTe量子点的吸附性能

通过真空蒸镀和高温煅烧方法,从蝴蝶翅膀鳞片生物模板上复制二维TiO2纳米网格,采用SEM、EDS、TEM等对其进行了表征,分析了其对CdTe量子点的吸附性能。结果表明:用此方法可成功制备二维TiO2纳米网格,高温煅烧可以完全去除生物模板;TiO2纳米网格上形成了吸附较好的CdTe量子点,TiO2纳米网格比TiO2膜有更好的吸附性能。     

喷嘴型腔对光耦合胶体射流抛光能力的影响

为了实现对工件表面的超精密抛光,建立了紫外光诱导纳米颗粒胶体射流加工系统。对不同型腔结构的两种喷嘴的光耦合纳米颗粒胶体射流抛光的流体动力学特性、抛光工艺、超光滑表面形貌特性进行了研究。首先,根据光-液耦合要求设计了锥柱和余弦光液耦合喷嘴。接着,对所设计的两种光液耦合喷嘴进行了非淹没射流三相流仿真,对比分析了纳米颗粒的流动径迹及流场分布情况。然后,用TiO2纳米颗粒胶体作为抛光液,用两种喷嘴对同一单晶硅工件分别进行了光耦合射流抛光试验。最后,对抛光前后的表面进行了表征及对比分析。结果表明:相同条件下余弦喷嘴获得的流动速度(20.73m/s)和动压力(2.5MPa)均高于锥柱喷嘴的流动速度(7.12m/s)和动压力(0.2MPa),纳米颗粒在余弦喷嘴内的平均停留时间(0.005s)比锥柱喷嘴的平均停留时间(0.023s)更短。相同参数下余弦喷嘴射流抛光后的工件表面粗糙度(Rq=0.810nm,Ra=0.651nm)更低。光耦合纳米颗粒胶体射流抛光中利用余弦喷嘴可获得比锥柱喷嘴更低的表面粗糙度。     

单晶硅纳米磨削亚表面损伤形成机制及其抑制研究

硅晶圆纳米磨削过程中产生的亚表面损伤限制了其使用寿命,亟需研究纳米磨削过程中单晶硅的亚表面损伤形成机制和抑制方法。文章首先建立了单晶硅纳米磨削的分子动力学仿真模型,研究其亚表面损伤形成机制。随后研究了磨削参数对磨削过程中磨削力、磨削温度以及亚表面损伤形成的影响机制。最后提出了单晶硅纳米磨削的损伤抑制策略。结果表明：单晶硅纳米磨削过程中结构相变和非晶化是其主要亚表面损伤形成机制。原始的Si-Ⅰ相在挤压和剪切作用下形成了Si-Ⅱ相、Si-Ⅲ相、Si-Ⅳ相、bct5-Si相以及非晶。磨削深度增加导致了磨削力和磨削温度升高,而磨削速度的增加导致磨削力减小,磨削温度升高。磨削力增大是导致亚表面损伤严重的主要原因,而一定程度的高温有利于抑制单晶硅的亚表面损伤。在纳米磨削单晶硅时,可通过减小磨削深度和提升磨削速度来实现亚表面损伤的抑制。     

水热法制备板钛矿型TiO_2纳米颗粒及其表征

采用水热法成功合成板钛矿型TiO2纳米颗粒。利用X射线衍射仪、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、激光粒度分析仪对样品进行分析表征,结果表明TiO2纳米颗粒为棒状,直径约为10nm,长度约为100nm。发现所合成的样品随着反应时间,其长度有明显的增加,而直径没有明显的变化。     

纳米TiO_2光催化技术在水污染控制中的应用

介绍了纳米TiO2的光催化特性,概述了纳米技术在饮用水处理、印染废水、农药废水、含油废水处理等水污染控制中的应用进展情况,指出了存在的问题,并对其今后的发展方向进行了展望。     

超光滑表面加工方法

超光滑表面的一个最直接的评价参数就是表面粗糙度,它要求Ra≤1 nm.在这样高的要求下,传统抛光由于磨料的存在限制了表面粗糙度进一步减小,传统的机械加工已经满足不了要求.文中着重阐述了现有的超光滑表面的加工方法,对于各种方法都做了原理性的介绍及评价.     

基于双正交提升小波的单晶硅表面形貌特征提取

为了提高单晶硅太阳能电池的光电转换效率,提出了在单晶硅的表面制作微结构。对微结构的提取,根据单晶硅片表面形貌的特性,选用了提升小波(采用的基小波为bior4.4)。数据处理结果表明,提升小波能将单晶硅表面的微结构很好地提取出来,可以有效地消除边界和畸变效应等问题。对提取的形貌特征进行了特征量的计算,实验数据表明单晶硅表面现有的微结构工艺方法有较大改善的可能性。     

TiO2纳米管的制备及其在化学需氧量测定中的应用研究

在纯钛表面采用电化学阳极氧化法制备有序的高密度TiO2纳米管阵列，对TiO2纳米管进行X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征，结果表明氧化钛纳米管膜层的相结构与热处理有关，经500℃热处理后具有光催化活性的锐钛矿型。将其用于化学需氧量（COD）的测定，以葡萄糖为响应底物，考察了TiO2纳米管光电催化传感器的光电催化行为，结果发现该传感器的光生电流值与20～800mg／L范围的COD值有良好的线性响应，检测限为10mg／L，相关系数为0．9977。利用该传感器测定废水样品的COD值，结果与传统的K2Cr207法相吻合。用TiO2纳米管制备的传感器具有测试速度快，不需有毒、昂贵试剂等优点，具有广阔的应用前景。     

烧结温度及掺杂TiO2对ZnO气敏性能的影响

通过溶胶-凝胶法制备ZnO凝胶,在300℃预烧结.为了得到不同尺寸的ZnO粉体,并对ZnO粉体进一步纯化,将预烧粉体在不同温度,500℃、700℃、900℃下缓慢烧结,最后将所得粉体涂附在陶瓷管上,在450℃下烧结制备成气敏元件.测试所得的气敏元件对丙酮、乙醇、甲苯这些VOC气体的灵敏性.实验结果表明,500℃下烧结的粉体所作成的器件,对气体具有最大的灵敏度,其原因为随着烧结温度的增加,ZnO的颗粒变大,从而限制了固体与气体的反应面积.再以TiO2材料为掺杂剂,研究掺杂后元件的气敏特性.乙醇和甲苯的最佳工作电流得到了降低,这一现象,将有助于降低器件的工作温度,这也是目前研究ZnO气体传感器主要需要解决的问题.     

激光清洗硅片表面Al2O3颗粒的试验和理论分析

以KrF准分子激光器为激光源,对目前工业上常用的硅片研磨抛光液的主要成分Al₂O₃颗粒进行激光清洗的试验和理论分析。建立一维热传导模型,利用有限元分析软件MSC.MarC模拟硅片表面的温度随激光作用时间和能量密度的分布。通过理论计算,量化了颗粒所受到的清洗力以及其与硅片表面之间的粘附力,理论预测出1 μm Al₂O₃颗粒的激光清洗阈值为60 mJ/cm²。在理论分析的指导下,利用248 nm、30 ns的KrF准分子激光进行单因素试验,研究激光能量密度、脉冲个数、激光束入射角度对激光干法清洗效率的影响,并且实验验证了清洗模型以及场增强效应对激光清洗结果的影响。     

陶瓷涂层/钢的摩擦磨损性能研究

在室温,载荷40,180,320N和速度100,200,300r／min下,对二氧化钛涂层试件与GCr15钢进行了油润滑情况下的球盘式摩擦磨损试验。结果表明：在油润滑的条件下,涂层的摩擦性能几乎都有很大的改善,摩擦因数呈下降的趋势,这与载荷所致的接触应力有关;在载荷一定的情况下,摩擦因数随着速度的增大而减小;在300r／min的高速情况下,随着载荷的增大,圆盘的磨损量呈下降的趋势。针对摩擦磨损试验中圆盘磨损量出现的负增长,提出了一种滑动摩擦磨损机制,此模型可以很好地解释试验中所出现的现象。     

Adsorption of ZDDP on iron surfaces and its relation with surface tension

This paper reports work on the relationship of surface tension of ZDDP solutions to adsorption isotherms. The surface tension of the solutions varies with their composition, and information about adsorption, decomposition or other chemical changes of ZDDP in solution can be obtained from the correlation of solution concentration and surface tension. From this work, the authors conclude that adsorption of ZDDP on iron can occur at even low concentrations, increasing with temperature, and that decomposition, association and interaction between components may occur in solution at high temperatures.     

聚氨酯/TiO2纳米复合材料冲蚀磨损特性研究

以纳米TiO2作为填料,制备耐磨蚀聚氨酯纳米复合材料.用相对抗磨损性法评价了聚氨酯纳米复合材料的冲蚀磨损性,通过扫描电镜观察聚氨酯纳米复合材料的磨损形貌,尝试解释纳米TiO2增强聚氨酯复合材料抗含沙冲蚀磨损性能的机理.试验结果表明,纳米粒子均匀分散于聚氨酯中,使聚氨酯弹性体耐磨蚀性得以提高.聚氨酯/TiO2纳米复合材料的抗冲蚀磨损性能分别是45#钢的10.67倍,2Cr13钢的6倍,纯聚氨酯的1.28倍,TiN/聚氨酯复合材料的1.09倍.