基于二氧化硅溅射的PMMA和PDMS亲水改性

为了提高以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料的微流体通道的浸润性,通过溅射SiO2对PMMA和PDMS进行了表面亲水改性处理。首先,对PMMA和PDMS进行氧等离子刻蚀,改变其表面形貌;然后,溅射SiO2进行表面亲水改性处理,由不同溅射时间得到不同厚度的SiO2薄膜。在亲水处理后一段时间之内对PMMA和PDMS表面分别进行接触角测量,评价不同条件下的改性效果,并对改性后的样片进行黏接性测试。结果表明:氧等离子刻蚀后,溅射时间10min以上的PMMA表面可在10天内保持极亲水的状态;溅射时间15min后的PMMA在35天之内接触角不超过10°;PDMS的亲水性可保持10天,接触角不超过60°;高温老化处理能延缓PDMS表面疏水性的恢复。实验结果显示:氧等离子刻蚀之后,溅射SiO2的方法可使PMMA和PDMS获得较长时间的表面亲水改性效果。另外,亲水改性处理后的PDMS之间仍可实现有效黏接,改性PMMA与未改性PDMS也能有效黏接。     

热处理对离子束溅射Ta_2O_5薄膜特性的影响

利用离子束溅射沉积技术制备了Ta2O5薄膜,在100~600℃的大气氛围中对其进行热处理(步进温度为100℃),并对热处理后样品的光学常数(折射率、折射率非均匀性、消光系数和物理厚度)、应力、晶向和表面形貌进行了研究。研究显示,随着热处理温度增加,薄膜折射率整体呈下降趋势,折射率非均匀性和物理厚度呈增加趋势,结果有效地改善了薄膜的消光系数和应力,但薄膜的晶向和表面形貌均未出现明显的变化。结果表明:热处理可以有效改变薄膜特性,但需要根据Ta2O5薄膜具体应用综合选择最优的热处理温度。本文对离子束溅射Ta2O5薄膜的热处理参数选择具有指导意义。     

透明导电ITO薄膜的制备及光电特性的研究

采用溶胶-凝胶方法以In（NO3）3.4·5H2O和SnCl4·5H2O为前驱物,用提拉法在石英玻璃基体上制备了ITO透明导电薄膜。详细研究了不同掺Sn比例、不同金属离子浓度、不同提拉速度、不同烘烤温度对ITO薄膜光电特性的影响。结果表明,提拉法制备的薄膜在热处理过程中由凝胶状态向结晶态逐渐转变,方电阻随热处理温度的升高而降低;导电率随薄膜厚度的增加呈非线性增加。     

真空热处理对硫化锌薄膜光学与微结构特性的影响

针对电子束蒸发离子辅助沉积的硫化锌薄膜,研究了550℃以下真空热处理对其光学与微结构特性的影响。薄膜光学和微结构特性的测试分析表明:制备后薄膜为类立方结构的ZnS,在337.5nm波长处出现临界特性转折点,随着热处理温度的增加,转折波长两侧的消光系数变化规律相反,折射率和物理厚度呈现下降趋势,薄膜的禁带宽度逐渐增加;在红外波段的薄膜折射率与热处理温度的变化并不显著,在350℃下热处理时消光系数出现转折,主要是由晶粒变小的趋势所致;通过晶相分析,硫化锌薄膜经历了类立方结构到六方结构的转换,与禁带宽度的变化趋势基本一致。分析结果表明,光学特性变化的根本原因是薄膜的微结构特性变化。     

聚合物PDMS片表面特性的AFM和XPS初步研究

本文用原子力显微镜(AFM),研究常用固化模具材料玻璃、有机玻璃(PMMA)和塑料制作的PDMS盖片的表面特性。并用XPS分析PDMS表面的化学组成,表明在优化的PDMS芯片制作条件下,PDMS芯片的自粘粘合力取决于盖片的表面粗糙度。     

PDMS基片表面的光刻胶图形化工艺研究

在聚二甲基硅氧烷(PDMS)微纳米器件的制造过程中,经常需要在PDMS基片表面进行光刻胶的图形化。建立了一种PDMS基片表面的光刻胶图形化工艺。通过对PDMS基片表面进行氧等离子体改性处理,提高了PDMS的表面润湿性,使得光刻胶可以均匀地旋涂在PDMS基片表面;提出利用室温下长时间静置代替常规的光刻胶前烘工艺,有效避免了光刻胶在前烘过程中裂纹的产生。最后,作为工艺验证,在PDMS基片表面成功制作出了复杂的光刻胶微阵列图案。     

聚酰亚胺自支撑膜的制备及其表面形貌

采用物理气相沉积法,在加热或不加热的抛光玻璃基片上蒸镀N aC l脱膜剂,再混合蒸镀均苯四甲酸二酐(PMDA)和二氨基二苯醚(ODA)两种单体,然后在空气环境中对样品进行热亚胺化。在去离子水中脱膜后获得厚度为100nm的聚酰亚胺自支撑膜。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT IR)对样品进行化学结构分析并且根据谱线计算了不同热处理下薄膜的亚胺化程度。采用原子力显微镜,对样品进行表面形貌分析,结果表明给基片加热能改善聚酰亚胺薄膜的表面形貌。     

纳秒激光加工和热处理对纯铝表面润湿性的影响

采用纳秒激光加工技术在纯铝板表面制备微纳米结构,之后进行150℃×2h的热处理,研究激光扫描间距(0.0050.020mm)、扫描速度(1001 700mm·s~(-1))与热处理对激光烧蚀表面润湿性的影响。结果表明:不同工艺参数下激光烧蚀后纯铝板表面均形成了相对规则的微纳米网格结构;激光烧蚀后的纯铝板表面为超亲水表面,再经热处理后变为疏水表面或超疏水表面;随着扫描速度和扫描间距的增大,激光烧蚀和热处理后,纯铝板表面的接触角变化不明显,滑动角增大,表现出不同程度的润湿性;在激光扫描速度为100mm·s~(-1),扫描间距为0.005mm下激光烧蚀与热处理后,纯铝板表面微纳米结构致密,其接触角为155.6°,滑动角为4°,超疏水性最佳。     

离子后处理对TiO2光学薄膜及损伤特性的影响

为了进一步提高TiO_2薄膜的光学特性和激光损伤阈值,采用电子束蒸发技术在K9玻璃上沉积了单层TiO_2薄膜,并用Ar/O混合等离子体对样品进行后处理。通过研究薄膜光谱特性、表面缺陷密度、薄膜表面形貌、薄膜损伤阈值以及薄膜损伤形貌,分析了等离子体后处理时间对TiO_2薄膜激光损伤特性的影响。实验结果表明,随着等离子体后处理时间的增加,薄膜折射率及致密度提高,物理厚度减少,表面粗糙度下降,表面缺陷密度先减少后增加;在1 064nm激光辐射下,TiO_2薄膜的激光损伤阈值从未经等离子后处理的5.6J/cm~2提升至后处理20min的9.65J/cm~2,提升幅度高达72.3%,因此能够更广泛更稳定地应用在激光器中。     

硬脂酸改性CuO-TiO2薄膜的摩擦学性能

采用溶胶-凝胶技术在钢基底上制备CuO-TiO2薄膜,再用自组装技术在薄膜表面沉积硬脂酸分子获得有机-无机复合薄膜。利用接触角测量仪和X射线粉末衍射仪研究薄膜的润湿性和晶体结构,用球盘型微纳摩擦磨损试验机研究薄膜在干摩擦条件下与轴承钢球往复滑动的摩擦学性能。结果发现,CuO-TiO2薄膜经硬脂酸改性后得到的双层薄膜呈现高疏水状态,对水接触角达135°,具有优异的摩擦学性能,这主要是由于双层薄膜可充分利用CuO-TiO2薄膜自身的耐磨特性与脂肪酸薄膜的减摩特性以及两者之间可能存在的协同作用。     

PDMS气动微型蠕动泵的有限元分析

聚二甲基硅氧烷（PDMS）气动微型蠕动泵具有结构和制作方法简单、复制速度快、成本低、易于和其他微流控器件集成的优点。通过对PDMS气动微型蠕动泵的结构和工作原理的分析，利用ANSYS软件对PDMS薄膜的形变状态和不同气压所引起的液体流速的变化进行了分析和研究，提出液体沟道剖面的几何形状为弧形和适当的制动气压是微泵实现液体输运的关键。     

纳米粗糙间隙中季戊四醇四酯的薄膜润滑行为

采用分子动力学模拟方法建立光滑和粗糙2种固体壁面结构,研究季戊四醇四酯润滑剂在不同压力、薄膜厚度下,在恒定剪切速度和温度下的薄膜润滑行为。分析壁面间润滑薄膜的密度分布,以及剪切过程中润滑剂的速度分布。输出固体壁面在x向和z向的力学响应,并计算摩擦因数。结果表明：表面纳米结构降低了润滑薄膜的厚度,减弱了润滑薄膜分层现象;当润滑薄膜厚度较大时,V形纳米沟槽有助于减小薄膜润滑系统的摩擦因数;润滑薄膜厚度较小时,V形纳米沟槽表面润滑状态容易从流体润滑转变到边界润滑状态,摩擦因数增大。     

玻璃基纳米晶化氧化钛薄膜的制取及研究

介绍了磁控溅射法,并在玻璃基上溅射金属钛薄膜.运用阳极氧化法使得到的钛薄膜氧化生成纳米氧化钛薄膜,并测试了其厚度,再经过8 h、180℃的加热处理使其变成晶粒状.通过X衍射仪表明,晶化处理后薄膜具有典型的晶体结构衍射峰尖锐特征,为锐钛矿纳米晶氧化钛薄膜.运用扫描电镜在不同放大倍率下观察了薄膜的表面形貌.分别运用X衍射仪对比分析了薄膜晶化处理前后的图谱状态.用紫外可见光光度计测定了薄膜对入射光的吸收特性,表明:阳极氧化制备的纳米晶化二氧化钛薄膜对近紫外入射光产生强烈的吸收,出现蓝移现象,显示出纳米结构的量子化效应.     

PECVD法硅基氮化硅薄膜的制备及其耐磨性研究

以N(111) 型的单晶硅片为基体,运用PECVD-2D等离子体化学气相淀积台在单晶硅片表面沉积氮化硅薄膜,通过薄膜颜色与厚度间的关系探讨了制备工艺参数对薄膜厚度的影响,用原位纳米力学测试系统对氮化硅薄膜的纳米硬度进行测定,在UMT-2型摩擦试验机上对不同制备工艺的硅基氮化硅薄膜进行耐磨寿命试验.结果表明:随着沉积温度的升高,薄膜厚度逐渐递减,SiH4和N2流量比越大,薄膜厚度越大;温度越高,薄膜硬度越大,耐磨寿命越长;随着SiH4和N2流量比的增加,薄膜硬度和耐磨寿命均先增加后减小.     

敏化工艺对硒化铅薄膜形貌和性能的影响

用醋酸铅、硒粉及亚硫酸硒钠为主要原料采用化学液相沉积的方法在玻璃衬底上制备出了一系列的硒化铅半导体薄膜材料,采用在有氧环境下对薄膜进行热处理来实现薄膜的敏化过程,用SEM、XRD、EDS和IR等分析手段对薄膜的形貌、结构以及性能进行了表征。当敏化温度低于375℃时薄膜晶粒尺寸变化不大,但表面O/(Se+Pb)原子比随敏化温度的升高而明显升高,同时薄膜结构有所变化。硒化铅薄膜经过敏化处理后具有了一定的光电特性,在光照条件下薄膜的电阻变化率在5%～10%左右。     

聚二甲基硅氧烷表面改性及其对牛奶润滑特性评估的影响

口腔摩擦学是食品口感研究的重要问题.针对模拟口腔材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)与真实口腔表面亲水性的差异,对PDMS表面进行紫外臭氧辐照(UVO)处理,研究PDMS表面改性的效果及对牛奶润滑特性评估的影响.利用接触角测量仪、XPS分析仪、激光共聚焦显微镜分别表征了PDMS表面宏观亲水性、表面微观化学成分、表面形貌,采用...     

米级弯月面化学薄膜涂覆装备的研制

弯月面化学涂膜技术因其具有大面积、低成本以及高效率等优势成为继旋涂、喷涂等传统涂膜工艺后极具发展潜力的新型化学薄膜涂覆技术。本文针对国家某重大项目对米级光学元件表面的化学薄膜涂覆需求,对基于弯月面涂胶的技术原理进行了系统研究,分析了涂胶压强、基片和狭缝间距以及材料亲疏水性与涂胶面形态的关系,实现了对弯月液面的精密调控并研制出基于弯月面化学薄膜涂覆技术的装备,在1 400mm×420mm尺寸玻璃基片上实现了光刻胶的均匀涂覆,使整体胶膜厚度误差4%,满足了米级元件表面精密化学薄膜的涂覆需求。     

磁控溅射法制备ZrW2O8薄膜及其性能

利用射频磁控溅射法在单晶硅片和石英基片上沉积了非晶态ZrW2O8薄膜,对不同温度下热处理的薄膜进行了XRD分析;用扫描电镜观察了薄膜的表面形貌,用阻抗分析仪和分光光度计分别研究了薄膜的介电性能和透光性能.结果表明:非晶态薄膜在740℃热处理3 min可以制得具有较好负热膨胀特性的ZrW2O8薄膜,其热膨胀系数为-2.54×10-5 /℃;介电常数和介电损耗均随着频率的增加而减小;在可见光范围内薄膜的透光率达75%.     

热处理条件对溅射法制得的InSb薄膜特性的影响

文中从理论和实验分析了热处理条件对溅射法制得的ＩｎＳｂ薄膜特性的影响。热处理温度、时间和升降温速率都对薄膜特性有影响,通过实验得出了最佳的热处理温度、恒温时间和升降温速率。最后讨论了热处理过程中所采用的３种保护膜。     

纳米尺度单晶铜材料表面切削特性分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究单晶铜材料表面纳米切削特性。通过对单晶铜纳米切削过程进行分子动力学建模、计算与分析,研究了不同切削速度及切削厚度对单晶铜材料表面纳米切削过程中微观接触区域原子状态和切削力变化的影响规律。研究结果发现：在单晶铜表面纳米切削过程中,切削速度越高,切屑堆积体积越大,切屑里原子的排列越紧密,位错缺陷分布区域越大;在同种切削速度下,切削厚度越大,在刀具前方堆积的切屑体积越大,位错缺陷越多。不同切削速度及切削厚度下,切削力曲线均在切削初期呈上升趋势,达到稳定切削状态后围绕稳定值进行波动,但在切削初期,切削速度及切削厚度越大,切削力上升幅度越大;达到稳定切削状态后,切削速度、切削厚度越大,切削力越大。