纳米金刚石复合镀层制备工艺的研究

纳米金刚石复合镀层具有金刚石和纳米颗粒的双重特性,应用前景广阔.采用复合电镀法制备了Ni-纳米金刚石复合镀层,考察了阴极电流密度、镀液pH值以及搅拌强度对纳米复合镀层显微硬度的影响,并分析了Ni-纳米金刚石复合镀层的共沉积过程.结果表明,选择适当的共沉积工艺参数,可以制备出同底材结合牢固,金刚石微粒弥散较均匀的高硬度纳米复合镀层,基质Ni中金刚石粒子的含量与镀面的机械俘获粒子的能力有关.     

超纳米金刚石薄膜及其在MEMS上的应用研究进展

硅基MEMS器件最主要的问题是硅具有低的机械和摩擦性能,限制了其在弯折和运动MEMS器件中的应用.超纳米金刚石薄膜优异的机械、化学惰性、热稳定性、摩擦磨损性能使其成为能长期可靠运行的理想MEMS元件材料.阐述了微波化学气相沉积和Ar、CH4为主的超纳米金刚石薄膜的制备及其机理,综述了超纳米金刚石薄膜与MEMS相关性能及在微摩擦磨损、残余应力方面的研究现状,介绍了超纳米金刚石薄膜覆形沉积、选择性生长和光刻图形化等微加工技术及其在MEMS上的应用研究进展.     

纳米金刚石基于功能材料应用的研究现状

由于天然金刚石非常稀少名贵,满足不了日益增长的工业需求,经过人们不断努力通过成熟的合成技术制备人造金刚石的年产量已经远远超过天然金刚石。目前在工业上,主要利用金刚石的高硬度特性将其作为磨料和超硬材料使用,最多的是用于磨具、刀具、钻进、切割、抛光等工具材料。但是,金刚石除了硬度高之外,光、电、催化、润滑、生物相容性等其他性能也非常优异,非常适合用于功能材料。人造金刚石的合成主要有三种方法:一是静态触媒法超高压高温合成金刚石单晶;二是采用化学气相沉积法制备大尺寸金刚石块(片)体材料;三是利用爆轰法合成纳米级粒度超细金刚石微粉。大颗粒单晶、大尺寸块(片)体、纳米级超细微粉等是金刚石作为功能材料应用中最被看好的材料形态,代表了当前的发展趋势。但是,对金刚石及其复合材料的功能性研究和应用开发还很不够。特别是纳米金刚石的多种优异特性,如高模量、高硬度、高热导率、良好的绝缘性、独特的光电特性、低摩擦系数及耐磨损特性、良好的化学稳定性和生物相容性,使其呈现出功能多样性。纳米金刚石作为功能材料的应用,最初主要用作光电材料,现在已经在生物医疗、药物递释、催化、热管理、润滑等领域获得了初步的应用,研究和开发处于快速发展阶段,应用前景广阔。纳米金刚石具有纳米材料的性质,容易发生团聚,采用搅拌球磨法、超声法、静电纺丝法等手段能够解决纳米金刚石的团聚问题。针对特定的应用目的,还需要对纳米金刚石进行化学改性。研究者采用羧化、氢化、氨化、酰胺化、酰氯化和羟化等化学改性方法,在纳米金刚石表面形成一些化学官能团,通过改变、调整和设计纳米金刚石表面的化学活性,降低纳米金刚石的凝聚,改进其在溶剂(或其他基体)中的溶解度和分散能力。改性后的纳米金刚石在生物成像、生物印记、生物传感、靶向特定细胞药物传输和组织工程等领域的应用研究获得了快速的发展。纳米金刚石经化学改性后表面官能团增多,能与聚合物通过共价键结合,其在聚合物中的分散得以改善,能明显提高聚合物的导热性能,非常适合作为复合材料的增强相。此外,改性后的纳米金刚石还被广泛用作光催化材料、摩擦材料、光电材料、自清洁材料等,展现出很大的研究价值。本文归纳了纳米金刚石用作功能材料的研究进展,在介绍纳米金刚石的改性方法、团聚与分散的基础上,重点介绍了纳米金刚石及其复合材料在前述诸多领域的应用情况,以期为拓展和深入纳米金刚石基于功能材料的应用研究提供参考。     

聚苯乙烯/纳米金刚石复合微球的制备及性能测定

以纳米金刚石为乳化剂,BPO为引发剂,利用Pickering效应成功合成得到了聚苯乙烯/纳米金刚石复合微球.XRD、TDA-DTA、TEM、BET以及FT-IR分别进行了结构表征.研究结果表明,在聚苯乙烯/纳米金刚石复合微球中,纳米金刚石晶体为立方相,聚苯乙烯为无定形态,颗粒径粒大约为40～70nm,分散较好,比较面积达到230m2/g,该复合材料具有良好热稳定性.进一步的力学系性能测定表明,随着聚苯乙烯/纳米金刚石复合微球添加应用,聚苯乙烯的拉伸强度、断裂伸长率性能得到了明显地改善,但弯曲强度性能有所下降.     

金刚石纳米颗粒合成技术及应用研究进展

金刚石纳米颗粒粉体材料作为一种具有超硬特性、化学稳定性、良好导热性和生物相容性等优良性能的重要功能材料,有望在超精密抛光、复合镀工艺、场发射材料、隐身材料、润滑油、涂料、医疗等领域得到广泛应用[1]。目前,金刚石纳米颗粒粉体工业化规模合成的方法有:静压合成金刚石单晶粉碎、动压冲击合成金刚石聚晶和爆轰法合成纳米金刚石团簇。结合应用需求进行金刚石颗粒与形貌的再加工、表面官能化,实现颗粒在应用介质中的均匀与稳定分散,是金刚石纳米     

1,3-丙二胺一纳米金刚石衍生物的合成与分散性研究

分散性差是严重制约纳米金刚石应用的重要原因.采用1,3-丙二胺修饰纳米金刚石(ND),合成出结构新颖的1,3-丙二胺-纳米金刚石衍生物(ND-NH2).FTIR分析表明,1,3-丙二胺分子通过酰胺键与ND共价键接.ND-NH2中ND的含量约为29.97%(质量分数),并可溶于无机或有机酸水溶液,以及丙酮、CH2Cl2、NMP、DMF、DMAc、DMSO等有机溶剂.激光粒度和TEM分析表明,经1,3-丙二胺改性后,纳米金刚石的分散性显著改善,其平均粒径从3.301μm降低至0.166μm,为在复合电镀和润滑领域的进一步研究与应用提供了良好基础.     

纳米金刚石薄膜的制备特点及特性

纳米金刚石薄膜具有金刚石薄膜和纳米材料的双重优异特性，而在制备工艺上又与金刚石薄膜有所不同，通过与金刚石作比较，综述了纳米金刚石薄膜的制备特点，表征方法；并列举了其在场发射、耐磨减摩等领域的应用和其独特性能。     

我国纳米金刚石复合涂层技术实现产业化

由上海交通大学承担的863纳米材料专项课题“纳米金刚石复合涂层的应用与产业化”超额完成了合同规定的指标并实现产品的产业化。该课题采用化学气相沉积法（cvd）,在硬质合金拉拔模具内孔和其他耐磨器件表面涂覆纳米金刚石复合涂层,研究得到了制备纳米金刚石涂层的成熟工艺,完成了纳米涂层结构和性能检测工作,利用纳米金刚石复合涂层技术研究开发出各种涂层拉拔模具和耐磨器件产品,解决了涂层附着力、均匀涂覆和涂层表面光洁度等关键技术问题,产品技术性能达到了国际先进水平,已经广泛应用于电力、通讯、建材、机械加工等行业所需的拉拔模具和耐磨器件,具有广阔的市场应用前景。     

应用于场致发射的掺杂纳米金刚石膜的研究

场致发射是一种新型显示技术,具有良好应用前景,场发射显示器的核心内容是场发射阴极材料,纳米金刚石由于低表面粗糙度、低场发射强度、高发射电流密度、大比表面积、网状结构以及高密度悬挂键等优秀电化学性能成为场发射的理想阴极材料.本文阐述了化学气相沉积法制备纳米金刚石薄膜的沉积装置、预处理和工艺参数,并介绍了金刚石掺杂机理和掺入元素的研究现状.     

纳米金刚石的表面功能化及其应用

纳米金刚石具有优异的力学、热学、光学性质,大的比表面积和可变的表面结构等特点,有广阔的应用前景。介绍了纳米金刚石的结构及其稳定性,综述了解除纳米金刚石的团聚和对其进行表面功能化的主要方法及其意义,评述了纳米金刚石在润滑油添加剂、复合材料、生物医学影像等领域的研究进展及应用前景。