分子沉积（MD）膜对金衬底表面改性的研究

利用分子沉积(MD)技术对金衬底表面进行了改性,并且利用原子力显微镜(AFM)对改性后的金村底表面进行纳米摩擦特性实验。发现改性后的金表面的摩擦力仅与金表面的分予端基有关,而与分子的链长、骨架等无关,当试样表面具有相同的分子端基时,表现出相同的摩擦系数。这说明利用MD技术可对金衬底表面进行改性,只要选择具有良好润滑效果的分子,就可以达到润滑减摩的目的。     

磁控溅射沉积Al/AlN纳米多层膜的摩擦学性能

纳米多层膜因具有优异的力学性能与抗摩擦磨损性能使其在摩擦学领域具有重要的应用价值。采用磁控溅射沉积法制备了Al、AlN单层薄膜与Al/AlN纳米多层膜,探讨了纳米多层化对薄膜的力学性能和摩擦学性能的影响。采用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机测量评价薄膜的纳米硬度和摩擦学性能。结果表明:Al/AlN纳米多层膜具有良好的周期调制结构,多层膜中的大量界面能显著提高薄膜的力学性能与摩擦学性能。多层膜的硬度为8.8GPa,高于采用混合法则计算出的硬度值6.6GPa;多层膜具有软质Al层和硬质AlN层的交替结构,在摩擦过程中,硬质AlN层可以起到良好的承载作用,软质层可以起到良好的减摩作用。相对于Al单层薄膜或AlN单层薄膜,Al/AlN纳米多层膜具有较低的摩擦因数(0.15)和优异的抗磨损性能。     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

表面修饰纳米铜颗粒的制备及摩擦学性能研究

采用乳液法在水-甲苯体系中原位合成了含硫、氮有机物修饰的铜纳米微粒,用透射电镜(TEM),红外光谱(FTIR)表征了纳米颗粒的尺寸、形貌和结构,在四球摩擦磨损试验机上考察了纳米铜添加剂在石蜡基础油中的抗磨减磨性能,最后分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X光电子能谱仪(XPS)分析了磨斑的表面形貌及其化学组成.结果表明:铜纳米微粒添加剂能够显著提高基础油的极压性能,同时具有良好的抗磨性能;发现在摩擦过程中铜纳米微粒在表面形成沉积膜,这种沉积膜与表面修饰层形成的摩擦化学反应膜产生协同作用,从而表现出优良的极压抗磨性.     

铝合金表面蛇纹石复合微弧氧化膜层的制备及摩擦学性能北大核心CSCD

采用微弧氧化技术,在电解质溶液中添加蛇纹石微纳米颗粒,在ZL109铝合金表面原位生长陶瓷层。对未添加和添加蛇纹石微纳米颗粒制得的微弧氧化陶瓷膜层进行扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)及X射线衍射(XRD)分析,并与铸铁试样进行摩擦磨损试验,探究蛇纹石微纳米颗粒对铝合金微弧氧化陶瓷膜层成分及摩擦学性能的影响。结果表明:在电解液中添加蛇纹石微纳米颗粒改变了微弧氧化陶瓷膜层的元素组成和相成分,在摩擦磨损试验中,微弧氧化膜层中的蛇纹石在摩擦能的作用下诱发了铸铁销表面的内氧化反应,在摩擦接触微区形成了Mg Si O3、Fe2O3及Fe3O4复合陶瓷表面自修复层,提高了铸铁销表面显微硬度,降低了摩擦磨损过程中的摩擦系数和铸铁销的磨损率。     

氮化钛铝薄膜的制备及其摩擦学性能的研究

用多弧离子镀方法在高速钢的基体上沉积了不同钛铝比例的氮化钛铝薄膜，研究了不同铝含量对薄膜性能的影响，采SEM、XRD、AES、表面形貌仪、显微硬度计、划痕仪对薄膜的微观结构和力学性能进行了全面测试，用球盘试验机测试了薄膜的摩擦因数，在此基础上讨论了铝在薄膜中的作用。结果表明Al的引入使膜层的硬度明显提高。所有的(Ti，Al)N试样皆由面心立方晶格(fcc)的(Ti0．5Al0．5)N相组成。随着Al含量增加，GCr15与(TiAl)N膜层之间的摩擦因数下降，减摩性能提高，耐磨性能增强。(TiA1)N涂层可以显著提高硬质合金刀具的使用寿命。     

镁合金表面自清洁、自修复防护膜研究

目的在镁合金表面制备具有自清洁、自修复功能的防护膜,实现镁合金的智能防护。方法采用提拉法在AZ61镁合金表面制备含有pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂的无机-有机杂化硅膜,该膜层具有自清洁、自修复功能。利用扫描电子显微镜(SEM)表征膜层表面形貌,利用接触角测量仪(CA)表征膜层的润湿性和粘附性,利用粉笔灰模拟测试膜层的自清洁功能,利用电化学工作站测试膜层的防护性能,并结合分光光度计对缓蚀剂释放浓度的检测来评价膜层的自修复功能。结果制备的膜层中含有大量pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂,且表面粗糙。水在膜层表面的静态接触角高达156.7°,而滚动角只有5°,表明膜层具有超疏水、低粘附特性,这样水滴滚落到膜层表面时,能够带走膜层表面的污染物,从而实现自清洁功能。开路电位及分光光度计测试表明,溶液pH的变化引起膜层中缓蚀剂释放,从而使膜层实现自修复。极化曲线测试结果表明,含有"核/壳"纳米结构缓蚀剂的膜层样品的腐蚀电流密度比镁合金基底样品小了接近2个数量级,其缓蚀效率可达99.36%。电化学阻抗谱(EIS)测试结果显示,含有"核/壳"纳米结构缓蚀剂的膜层阻值高达85105Ω·cm~2,且具有较持久的自修复防护能力。结论成功制备了含有pH敏感型"核/壳"纳米结构缓蚀剂的无机-有机杂化硅膜,该膜层具有自清洁、自修复功能以及优异的防护性能。     

35钢表面微纳米化蒸发镀铝复合处理后的抗粘附性能

为提高35钢表面的抗粘附性能,采用机械喷丸方式在其表面实现微纳米化,并真空蒸发镀上一层纯铝基薄膜形成微纳结构镀铝复合层.通过激光共聚焦显微镜和SEM对表面微纳米结构3D形貌进行观察和分析,通过锉削试验、骤冷骤热试验定性表征铝膜层与钢基体的结合性能,使用WS-2005涂层附着力自动划痕机测试复合层的附着力,EDS和SEM表征硫化表面的成分及形貌,结果表明,采用低的喷丸压力和小喷丸直径工艺实现35钢表面的微纳米化,由于存在大量的晶界、位错、空位等缺陷,为铝原子提供了更多的扩散通道,使铝膜与基体紧固结合;表面铝膜层自钝化形成一层致密的氧化铝膜,能阻止钢中铁元素与胶料中硫化物产生化学反应;表面微纳米结构有效减少实际接触面积,相应的减少粘附力,喷丸镀铝试样表面的硫化物粘附量远小于未处理的硫化物粘附量.     

不同角度晶界对单层多晶二硫化钼摩擦性能的影响

目的考察不同角度晶界对单层多晶二硫化钼纳米片摩擦性能的影响,并探究其摩擦耗散机理。方法用化学气相沉积法(CVD)制备单层多晶二硫化钼(MoS2),通过原子力显微镜力曲线测试和摩擦力实验,分别得出无晶界区域和晶界处的粘附力、摩擦系数、摩擦耗散。结果对于单层多晶MoS2,无晶界区域粘附力为7.20 nN,不同角度晶界处粘附力为11.11nN至11.40 nN。无晶界区域及−6°、33°、88°晶界区域(400 nm×400 nm)摩擦系数分别为0.00619、0.00645、0.00737和0.01760。在30~150 nN法向载荷范围内,探针经过无晶界区域产生的摩擦耗散变化范围为33.93×10^−16~46.88×10^−16 J,−6°晶界区域为37.15×10^−16~52.09×10^−16 J,33°晶界区域为38.76×10^−16~55.18×10^−16 J,88°晶界区域为46.59×10^−16~59.72×10^−16 J。结论晶界处吸附的极性粒子加强了探针与MoS2表面的相互作用,使得晶界处的粘附力比无晶界区域的大,但晶界角度对粘附力的影响不大。在一定测试范围内,晶界区域的摩擦系数要比无晶界区域的摩擦系数大,并随晶界角度增加而增大,摩擦过程中晶界区域产生的摩擦耗散也比无晶界区域多。晶界角度的不同可能会造成晶界处的弯曲刚度存在差异,从而探针滑移经过不同角度晶界时导致不同程度的褶皱效应。并且随着法向载荷的增大,探针在MoS2表面引起的面内变形程度越来越高,这样会引起表面褶皱效应,从而导致摩擦过程中产生的能量耗散随晶界角度和法向载荷增大而增加。     

磁控溅射WSx/W/DLC/W多层膜的微观结构及摩擦学性能

采用磁控溅射技术在硅基底上交替沉积WS_x、W以及DLC膜层制备WS_x/W/DLC/W多层膜。利用X射线衍射仪、扫描电镜、纳米压痕仪等对多层膜的微观结构和力学性能进行了表征,使用球盘式摩擦磨损试验机测试了多层膜在大气中的摩擦学性能。结果表明:多层膜表面均光滑致密。随着周期中W单层厚度的增加,多层膜中出现α-W、W_2C和β-WC_(1-x)结晶相,多层膜的硬度大幅提高(6 nm时具有极大值17.3 GPa),摩擦因数呈下降趋势,结合力逐渐降低,磨损率先降低后升高。W单层厚度为6 nm的多层膜的耐磨性能最佳,磨损率约为1.4×10~(-14)m~3·N~(-1)·m~(-1)。     

Thermistor behavior of PEDOT:PSS thin film

The temperature-dependent resistance changing characteristics (thermistor behaviors) of a poly(3,4-ethylenedioxythophene):poly(4-styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) thin film are investigated in the 30–100 °C range using Greek-cross and bar patterns. The PEDOT:PSS film was spin-coated onto a Si wafer passivated with a SiO₂ layer, and a conventional dry etching technique was used to pattern the PEDOT:PSS film in conjunction with a nitride etch mask layer. Cr/Au was used for the electrode material. It was found that the characteristic temperature (T₀) and resistivity of the PEDOT:PSS film have an inversely proportional relationship with the number of coatings and the number of interfaces between multiply coated PEDOT:PSS layers. It was also found that as the number of coatings and the number of the interfaces increase, lower temperature-dependent resistance changes are observed. The temperature coefficient of resistance (TCR) value of 60 nm thick PEDOT:PSS film was slightly larger than or comparable to that of a conventional metal (Au or Pt) thermistor. The possibility of utilizing the PEDOT:PSS thin film in thermistor applications is discussed.     

La_(0.875)Na_(0.125)MnO_3外延膜的制备及CMR效应

通过射频磁控溅射法在单晶LaAlO3（100）衬底上成功地外延生长了膜厚为90．8nm的La0．875Na0．125MnO3薄膜。用X射线衍射仪、原子力显微镜、超导量子干涉仪、直流四探针法对其进行了表征。结果表明,薄膜为赝立方钙钛矿结构,具有良好的（100）外延取向和光滑表面。居里温度Tc=275K。在居里温度附近,发生铁磁-顺磁转变。此材料呈现出一种典型的自旋玻璃特性,是由于应力造成的。薄膜的电阻率随温度变化的P-T曲线出现双峰。高温电阻峰砟。出现在居里温度附近,来源于铁磁金属体向顺磁绝缘体的转变。而低温电阻峰Tp2出现在T=178K,是由于相分离引起的。在4T强磁场下,相分离现象消失。另外,薄膜的磁电阻曲线也呈现出双峰特征。     

十二胺对氯化钠溶液中铜镍合金的缓蚀行为及吸附机理的研究

用电化学方法和原子力显微镜(AFM)研究了NaCl溶液中十二胺在铜镍合金表面的缓蚀及吸附行为.结果表明,十二胺对阴极和阳极反应均有抑制作用,但主要抑制了阴极反应.吸附模型的拟合结果证明十二胺在铜镍合金表面的吸附符合Flory-Huggins等温线模型.十二胺吸附膜改变了电极表面双电层结构,使零电荷电位正移.AFM相位图显示,随着缓蚀剂浓度增加,缓蚀剂吸附层变得更加致密和有序,导致缓蚀效率增加.AFM力曲线测试结果指出,含有十二胺的溶液中力曲线显示粘附力特性,而且探针与样品表面之间的长程静电斥力与空白溶液相比有减小趋势.     

FePt/Au多层膜的结构和磁性能研究

采用磁控溅射在SiO2<0001>基片上制备了FePt(2nm)/Au(tnm)多层膜,将其在不同温度下进行热处理。利用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、振动样品磁强计和原子力显微镜对样品的结构和性能进行了研究。结果表明,沉积态样品具有超晶格结构,fccFePt和Au共格生长。经过较低温度热处理后,样品仍然保持超晶格结构。样品经400℃热处理后,开始发生有序化转变。经600℃热处理后,平行于膜面和垂直于膜面的矫顽力分别为811.7和829.2kA·m-1。当t=2.5nm时,最有利于L10-FePt相的形成。在磁化过程中,畴壁移动和磁矩转动机制共存。样品经热处理后,形成了均匀的薄膜。     

Au / Ni / Cu 多层薄膜热带海洋气候腐蚀失效机制研究

目的了解Au/Ni/Cu多层金属薄膜在热带海洋气候下的失效机制,为研究电子元器件表面腐蚀失效的早期预警提供参考。方法采用磁控溅射法在p型单晶Si(100)基片上沉积Au/Ni/Cu薄膜,在热带海洋气候环境下进行时效实验,采用原子力显微镜及俄歇电子能谱对薄膜失效表面与界面结构微观变化进行研究。结果时效实验初期,Au/Ni/Cu薄膜表面发生了Au原子聚集,形成了不再连续的岛状结构,岛与岛之间产生了表面微裂纹。随着时效时间的延长,表面形成腐蚀洞,腐蚀洞附近有Ni和Cu扩散至Au层表面。时效时间进一步延长后,腐蚀洞的数量增加,面积增大,此时样品处于腐蚀末期;与此同时,在未产生腐蚀洞的区域,Au/Ni/Cu薄膜界面未出现明显粗化。结论 Au/Ni/Cu薄膜在热带海洋气候中的失效主要是通过表面产生的腐蚀洞进行的。     

Synthesis of oligo(para-phenylenevinylene) methyl thiols for self-assembled monolayers on gold surfaces

All-trans oligo(para-phenylenevinylene) (OPV) methyl thiols of a two-ring phenylene-vinylene dimer and a three-ring trimer have been synthesized to prepare self-assembled monolayers (SMS) onto an Au(1 1 1) surface. The molecular level morphologies of the monolayers prepared on Au surfaces were probed by scanning tunneling microscopy (STM) or atomic force microscopy (AFM). The soluble dimer formed a highly ordered structure lying down on the Au surfaces. The molecules of trimer stand slantwise on the Au surfaces, but the structure of monolayers is less ordered. Another longer OPV methyl thioacetate, a slightly soluble four-ring tetramer, has also been synthesized. Although it was difficult for aggregative molecules of the longer OPV to self-assemble on Au, we could successfully insert the tetramer into tetradecane-1-thiol monolayers on Au surfaces by an exchange reaction. The mixture monolayer showed that the isolated tetramer was adsorbed almost vertically on the Au surfaces.     

Surface modification of indium tin oxide films with Au ions implantation: Characterization and application in bioelectrochemistry

Indium tin oxide (ITO) thin film coated glass substrates have been implanted with 21 keV Au ions at a fluence of 1.0 × 10¹⁷ ions/cm² at room temperature. The resulting gold film was characterized with X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), UV-Vis spectra and electrochemical methods. The results reveal that the implanted Au atoms were in the zero-valent metallic state and these Au atoms precipitated to form nanoclusters on the ITO surface whose average radius was estimated between 2 and 5 nm. The preferentially growing orientation was Au (111) plane during the formation process of gold film and the value of gold active surface area normalized by the geometric electrode areas was 0.48 for Au ion implanted ITO (Au/ITO) electrode. The potential utility of Au/ITO films was investigated. The Au/ITO electrode exhibited effective catalytic responses towards biomolecules such as ascorbic acid (AA) oxidation and lowered oxidation potential of AA by 0.6 V when compared with the bare ITO electrode. Myoglobin (Mb) was also successfully immobilized on the Au/ITO electrode and the direct electron transfer between proteins and electrode surface was realized. It was demonstrated that the Au/ITO film offered a favorable microenvironment for the orientation of biomolecules. New biomaterials with specific electrocatalytic and electrochemical features could be fabricated using this method.     

Structure and characteristics of Si-coated diamond grits

IntroductionThe properties of diamond tools are determined bythe quality of diamond abrasive and the adhesion betweenthe diamond grits and the bond[1-3].However,duringsintering process,metal bond containing graphitizing ele-ments seriously erodes diamond grits,which reduces thestrength of the diamond grits.Furthermore,diamondstend to be oxidated when the temperature reaches as highas 700℃.Therefore,sintering process of diamond toolsleads the diamond grits to oxidization,significantly de-creas…     

全方位离子注入与沉积类金刚石碳膜的结构与性能

用等离子体浸没离子注入与沉积(PIIID)复合强化新技术在AISI440C不锈钢表面制备了类金刚石(DLC)碳膜。膜层表面的原子力显微镜(AFM)形貌显示出DLC膜结构致密均匀。Raman光谱分析结果表明,制备的DLC主要是由金刚石键(sp3)和石墨键(sp2)组成的混合无定形碳膜,且sp3键含量大于10%。以纯石墨棒做阴极,C2H2为工作气体条件下合成的DLC薄膜中,sp3键含量总体上较单纯用石墨作阴极而无工作气体条件下合成的DLC薄膜中sp3键含量高。与基体相比,薄膜试样的显微硬度和摩擦磨损性能均得到了较大改善,最大硬度提高88.7%,磨损寿命延长超过4倍。