脉冲电沉积法制备纳米材料的研究进展

纳米材料具有特殊的磁性、光学、力学、电学、电化学催化等性能,而脉冲电沉积技术在制备纳米材料方面应用广泛且优点多.着重列举了脉冲电沉积技术在制备纳米晶材料、纳米复合材料、纳米析氢材料、纳米金属薄膜及纳米金属多层膜、纳米线材料等方面的应用,总结了纳米材料的一些特点,展望了脉冲电沉积技术制备纳米材料的前景.     

TiN/AlN纳米多层膜的制备及耐蚀性能

采用多弧离子镀技术制备了TiN/AlN纳米多层膜,并通过多层膜在酸中的浸泡试验及极化曲线测定,对比研究了TiN/AlN纳米多层膜和TiN薄膜的耐蚀性能.结果表明,由于TiN/AlN纳米多层膜中铝的钝化作用及薄膜的特殊层结构,TiN/AlN纳米多层膜比TiN薄膜具有更优良的耐腐蚀性能.     

铜/镍纳米多层膜脉冲电沉积法制备及沉积机理初探

利用脉冲电沉积法成功制备出了层状结构清晰的Cu/Ni纳米多层膜.采用线性扫描伏安法、循环伏安法以及铜镍沉积过程中的电压-电流曲线等方法,研究了在硼酸系溶液中铜/镍纳米多层膜的沉积机理,使用扫描电子显微技术观察了多层膜的微观结构.结果表明:铜的沉积为扩散控制步骤,镍的沉积分为2步进行,即中间经历Ni(OH)+的过渡状态;铜、镍的沉积电位分别为-0.5 V和-1.1 V.经计算和测量对比,本脉冲法制备的多层膜符合基础电沉积原理.     

Ti-Si-N纳米多层膜的研究进展

TiN存在高温氧化不良、固有脆性等缺点。将硅混合到TiN网络中,形成Ti-Si-N纳米多层膜,此纳米多层膜的硬度有了显著的提高。Ti-Si-N纳米多层膜是一类有着广阔应用前景的新材料,它在涂料、航空航天工业、电子器件等众多领域都有着广泛的应用。尤其在硬质合金刀具领域,较高的硬度、较好的耐磨性和韧性能够延长刀具的使用寿命。Ti-Si-N纳米多层膜制备方法有物理气相沉积和化学气相沉积两大类。物理气相沉积法是原材料在腔体的一端蒸发,然后沉积在腔体另一端较冷的基体上的方法。化学气相沉积在高温下发生化学反应,使钛、硅、氮原子发生重新组合,在基体表面生成Ti-Si-N纳米多层膜。与物理气相沉积方法相比,化学气相沉积方法需要的温度更高,并且化学反应中存在SiH 4等危险性气体,不适合大规模工业生产。Ti-Si-N纳米多层膜的性能主要受Si含量、调制周期和热处理温度等影响。随着Si含量的增加,纳米多层膜的性能先增强后减弱,Si含量在2.76%(质量分数)时,纳米多层膜硬度最大,摩擦系数最小。不同调制周期的多层膜性能优于单层膜,调制周期为0.7 nm时,纳米多层膜硬度达到28.7 GPa,弹性模量为301.1 GPa。随着退火温度的升高,纳米多层膜的附着性先增强后减弱,温度在800～950℃时,纳米多层膜硬度达到(49.7±0.83) GPa,结合力为83 N。纳米多层膜有超硬性,耐磨性和耐高温氧化性。对于纳米多层膜的超硬性,不同学者提出了不同的强化理论:交变应力场、模量差和Hall-petch强化理论;通过摩擦磨损实验可以判断纳米多层膜的磨损机制;在TiN中加入Si,生成的Ti-Si-N纳米多层膜具有耐高温氧化性。     

纳米反应多层膜的制备及应用

纳米反应多层膜是指两种或两种以上不同材料按一定厚度在衬底上交替沉积形成的薄膜材料。纳米反应多层膜是一种新结构形式的纳米含能材料,可在较低的能量刺激下发生放热反应,产生的热量足以使反应区以特定的速度自持传播,具有反应瞬间完成、放热量大等特点。由于结构可自行设计以及不同于单层膜的特殊性能,纳米反应多层膜可广泛应用于微电子器件、微机械系统(MEMS)等领域。对近年来国内外纳米反应多层膜的制备方法、反应机理以及在器件应用等方面的研究进行了综述,主要分析讨论了机械加工、蒸发镀膜和磁控溅射3种制备方法的优缺点,并对今后纳米反应多层膜的研究方向及研究重点进行了展望。     

纳米多层复合镀层的制备及其应用研究

对近年来国内外纳米多层膜的研究文献进行了综述,介绍了纳米多层膜的电沉积制备、性能及应用,总结归纳了近年来人们对研究纳米多层膜所做出的工作,分析了纳米多层膜的发展趋势.     

纳米结构的倾斜角度沉积及性能优化

纳米材料发展的关键是纳米结构的制备、形貌调控和性能优化.倾斜角度沉积是以较大的角度(大于75°)倾斜入射沉积薄膜,通过控制沉积参数,得到具有特殊形貌纳米结构的方法,具有适用范围广,操作便捷,制备的薄膜面积大、纯度高、结构规整等特点,是一种理想的制备纳米材料的方法.本文介绍了采用倾斜角度沉积技术制备氧化铪抗反射薄膜和银基表面增强拉曼基底,详细分析了该方法的参数调控对纳米结构的形貌和性能的影响,并指出将倾斜角度沉积与其他先进技术相结合(以原子层沉积为例),可进一步优化纳米结构的性能,提高倾斜角度沉积的使用范围.     

316L不锈钢表面液相沉积TiO2薄膜的耐蚀性研究

采用液相沉积法在316L不锈钢表面制备TiO2薄膜。运用电化学方法对不同时间和不同热处理温度下制备的薄膜在Tyrode’s模拟体液中的腐蚀行为进行了研究。结果表明，随沉积时间的增加．膜层增厚，抗腐蚀性能增强，而且热处理后薄膜的性能更佳。原子力显微镜(AFM)和扫描电子显微镜(SEM)发现膜由均匀的纳米粒子堆积而成，膜层光滑。沉积96h．然后经过500℃、1h热处理后得到的TiO2薄膜的性能最佳。     

电化学法制备纳米材料的研究现状

分析了国内外制备纳米材料的现状,电沉积纳米晶体的优点、方法.重点介绍了利用模板法、电解电镀法、石墨电弧法、直流碳弧法、超声电化学法、直流电弧等离子蒸发-冷凝法、电沉积法制备纳米线、纳米管、纳米多层膜、纳米合金、纳米枝晶和纳米材料的基本方法、合成原理、技术要点以及一些表征等.比较了各种方法的异同点、优缺点及其在不同条件下得到的形态各异的产品.给出了相关技术参数,指出了纳米材料的未来发展方向.     

纳米多层膜的研究现状

纳米多层膜是在单层膜与复合膜的基础上发展起来的一种新型薄膜,它被广泛应用于机械加工、航空航天、能源等领域,作为结构材料或功能材料都具有良好的发展前景。介绍了近十几年纳米多层膜的研究状况,主要从多层膜体系、制备技术、多层膜的性能以及多层膜的表征方法4个方面对纳米多层膜进行了综述,同时对纳米多层膜的超硬机制、纳米多层膜未来的研究方向和应用前景进行了分析。     

具有纳米调制结构的AlTiN/AlCrN复合涂层在干摩擦条件下的摩擦磨损性能研究

目的 研究干摩擦条件下不同AlTiN/AlCrN多层膜纳米调制结构对摩擦磨损行为的影响。方法 将处理过的合金工具钢和单晶硅片作为膜层生长的基底材料,在膜层制备之前,先对基底材料进行预处理,然后使用多靶磁控溅射纳米膜层系统沉积一系列不同调制周期和调制比的AlTiN/AlCrN纳米多层膜。通过控制涂层总厚度不变,在调制比为1︰1时,设计不同的调制周期,择优选出磨损量最小、耐磨性最好的调制周期,并以此为恒定值,进而设计不同调制比的试样。采用X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分析与表征纳米多层膜的微观结构和性能,研究调制周期和调制比对AlTiN/AlCrN纳米多层膜微观结构和干摩擦条件下摩擦磨损性能的影响。结果 AlTiN/AlCrN纳米多层膜主体均为面心立方结构,且在(111)、(200)和(220)晶面择优取向。调制结构对多层膜的磨损特性影响较大,当调制周期为14.4 nm时,在干摩擦条件下AlTiN/AlCrN纳米多层膜的摩擦磨损量最小;在调制周期恒定为14.4 nm情况下,当调制比为3︰1时,在干摩擦条件下AlTiN/AlCrN纳米多层膜的耐磨性能最好;AlTiN/AlCrN纳米多层膜的磨损机理主要以磨粒磨损和黏附磨损为主。结论 优化的AlTiN/AlCrN多层膜纳米调制结构技术可应用在切削刀具的表面再制造领域,从而延长刀具工作寿命,通过涂层良好的耐磨性能提升设备的加工效率。     

TbDyFe/FeNi多层膜的磁致伸缩性能

本文采用磁控溅射工艺制备了TbDyFe/FeNi多层膜,研究了TbDyFe/FeNi多层膜的磁致伸缩性能及其影响因素.研究表明,随着FeNi膜层以及TbDyFe膜层厚度的减少,多层膜磁致伸缩性能增强,线性变化能力增强;通过真空退火、外加磁场镀膜和外加应力镀膜能够有效地提高TbDyFe/FeNi多层膜的磁致伸缩性能.     

不同煅烧介质中纳米氧化镁的合成技术研究

以化学沉淀法首先制备了氢氧化镁(Mg(OH)2)纳米材料,并且进一步在LiNO3和NaCl 2种盐介质中分别进行液相和固相辅助煅烧使其转变成纳米氧化镁.研究表明,液相LiNO3熔盐介质比固相NaCl熔盐介质更有利于纳米MgO的生成,并且纳米MgO产率也更高.简要分析了2种熔盐辅助煅烧的不同机理.     

CdS纳米粒子的制备方法

CdS纳米粒子作为一种十分重要的光电功能材料，近年来引起人们的广泛关注，各种各样的制备方法也由此应运而生。因制备方法不同，所得CdS纳米粒子的粒径、粒度均匀性、纯度及相结构等也各不相同，并进而会对它们的属性（如光电性质）产生很大的影响。如何以材料的形式付诸应用，依据功能的需求，实现对半导体纳米粒子的粒径、形状、粒度均匀性分布以及纯度等的控制是目前CdS纳米粒子制备方法的发展方向。     

纳米氧化锌对液体硅橡胶导热性能的改进研究

以直接沉淀法合成了纳米氧化锌(ZnO),使用硅烷偶联剂对其进行表面改性,并制备了纳米ZnO与液体硅橡胶的复合材料,对改性前后纳米ZnO的结构进行了表征,并对复合材料的相关性能进行了研究。结果表明:通过接枝反应,硅烷偶联剂可以接枝到纳米ZnO表面,改性前后ZnO的晶型不发生变化;在较低添加量的情况下,纳米ZnO可以在一定程度上提高液体硅橡胶的力学性能,当添加量为2%时,改性前后纳米ZnO制备的液体硅橡胶复合材料的导热系数可以从0.189W/m.K分别提高到0.506W/m.K和0.61W/m.K。     

微乳技术制备纳米微粒的研究进展

综述了微乳技术制备的纳米微粒的研究现状,并对微乳液的配备和实验中影响纳米微粒的主要因素进行了阐述,提出了其发展方向。     

Investigation on Wear-resistant Properties of Al2O3/SiC Nano Composite Ceramics in Fused Zinc

Al2O3/SiC nano composite ceramics can replace wear-resistant and heat-resistant alloys used in preparing the arm-bush that is the key parts in the equipment of galvanizing steel strip. Conventional alloy for arm-bush could only operate 4 similar to7 days, and the ceramic Arm-bush can operate more than 100 days continuously tested in the same equipment and its service life has increased 15 times more than that of alloy. According to the results of microstructure analysis, one of the most important cause that the composite ceramics possess excellent wear-resistant properties in the fused zinc is that nano SiC particles have existed within fine grains of Al2O3.     

纳米In_2O_3的制备与结构表征

介绍了以同纯精铟为原料,采用化学沉淀法在一定的实验条件下制备纳米级In2O3粉体的实验过程,通过XRD、TEM、BET及化学分析等多种检测及分析手段对所制得的粉体的性能进行了初步表征,结果表明:采用化学沉淀法制备的In2O3为高纯单相类球形的黄色粉末,其平均粒径小于30nm。     

多层介孔纳米MgO/低密度聚乙烯复合材料的制备及其绝缘性能

塑料高压直流电缆在电力输运中,绝缘层容易发生电子及空穴注入并局部积聚,形成空间电荷包,长期运行容易引发绝缘失效。为此,抑制电子及空穴的注入、积聚,防止空间电荷包的产生是制备塑料高压直流电缆的关键技术。通过制备多层介孔结构纳米MgO,采用低沸点溶剂法,实现了纳米MgO在低密度聚乙烯(LDPE)中的均匀分散。研究了1wt%纳米MgO/LDPE复合材料的空间电荷行为、直流击穿强度、热刺激电流及介电特性。结果表明:添加1wt%纳米MgO的LDPE在70 kV/mm电场下有效地抑制了空间电荷积聚,提高了直流击穿强度,降低了介电常数;热刺激电流研究表明纳米MgO形成了新的陷阱,有效捕获了载流子,形成独立电场,避免了局部有效电场,形成新的势垒,抑制了电极载流子的注入,最终抑制了空间电荷积聚。