Peculiarities of Magnetic Behavior of CuO Nanoparticles Produced by Plasma-Arc Synthesis in a Wide Temperature Range

Copper oxide nanoparticles, produced by direct plasmochemical synthesis in a low-pressure arc discharge plasma, show a wide variety of magnetic properties depending on the strength of the external magnetic field and the temperature. At low strength of the field and throughout the studied temperature range, the ferromagnetic state dominates. This state is caused by disordering of the spins on the surface of the nanoparticles. At high strength of the field and under temperatures of less than 200 K, nanoparticles exhibit a paramagnetic state due to the spin-glass behavior of copper atoms. At high strength of the field (more than 3 kOe) and under temperatures of above 300 K, the diamagnetic state of nanoparticles is observed, due to local eddy currents caused by oxygen vacancies. The temperature of antiferromagnetic ordering under study is significantly lowered (down to ～ 100 K).     

碳弧法制备碳包铁纳米颗粒的研究

用直汉碳弧法制备碳包铁纳米颗粒,应用透射电镜（ＴＥＭ）、Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）和穆斯堡尔谱学进行研究,结果表明,当阳极复合棒中为纯铁粉加石墨粉时,出现３种碳包铁纳米颗粒：α－Ｆｅ,渗碳体（Ｆｅ３Ｃ）和奥氏体;当阳极复合棒中为Ｆｅ２Ｏ３加石墨粉时,出现４种碳包铁纳米颗粒：α－Ｆｅ,渗碳体,奥氏体和ＦｅＯ。它们的尺寸大小在５～５０ｎｍ范围。     

氢电弧等离子体法制备碳包铁纳米粒子

采用氢电弧等离子体法制备了碳包铁纳米粒子,通过X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、热重-差热分析仪(TG-DSC)等分析手段对粒子的成分、形貌,相结构,热性能等进行了表征.结果表明,制备的粒子中含有α-Fe、Fe3 C、无定形碳和石墨,没有铁的氧化物相出现.铁粒子外碳层的厚度为5～15nm,碳包铁纳米粒子的熔点为1360℃,碳层的存在增强了纳米粒子的抗酸蚀能力.     

电弧放电等离子体法合成立方相氮化铬纳米粉

采用电弧放电等离子体方法,通过金属铬和氮气的直接反应合成了粒度小于10nm的纯立方相氮化铬（CrN）纳米粉.利用X射线衍射分析（XRD）、透射电镜(TEM)和傅立叶变换红外光谱（FT-IR）对不同氮气压下形成的产物进行了表征.研究了氮气压和氨气的加入对形成立方相CrN纳米晶的影响.研究结果表明：相对较低的N₂气压(5~20kPa) 有利于金属Cr向立方CrN的转化,可以使更多的氮原子结合到金属Cr的格子中去;活性氮源（氨气）的加入降低了金属Cr的氮化.     

直流碳弧等离子体法制备碳包覆铁纳米颗粒研究

在惰性保护气氛下,采用直流碳弧等离子体法成功制备了碳包覆铁纳米颗粒,并利用x射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(ED)等测试手段,对样品的化学成分、形貌、物相结构、粒度等特征进行表征分析.实验结果表明:直流碳弧等离子体技术制备的碳包覆纳米金属颗粒具有明显的核-壳结构,内核金属结晶度较高,外壳碳为类石墨层结构,颗粒大多呈球形和椭球形,粒径分布在20nm～60nm范围,平均粒径为44nm.     

常压辉光放电等离子体制备荧光碳纳米粒子

采用常压辉光放电等离子体制备了超细荧光碳纳米粒子。分别采用聚乙二醇(PEG)2000和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)20000作为表面活性剂和表面修饰剂,利用辉光放电等离子体射流产生的大量高能电子等活性粒子分解乙醇溶液制备碳纳米粒子。采用透射电子显微镜和荧光分光光度计对生成物的形貌和荧光特性进行了检测。结果表明,生成物为石墨相的荧光碳纳米颗粒。随着反应时间的延长,生成物的荧光强度增强;采用PEG-2000修饰后产物的荧光强度比采用PVP-20000更强;丝状放电模式下生成物的荧光强度高于辉光放电模式。制备的碳纳米颗粒的荧光量子产率为46.58%。     

约束弧等离子体制备镍纳米粉体及磁学性质

采用约束弧等离子体方法成功制备出了高纯Ni纳米粉体,运用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构、形貌和磁学性质进行了表征.研究了工艺条件对电弧状态和粉体形貌的影响,实验结果表明,约束弧等离子方法能制备出纯净的Ni纳米粉体,并能有效控制粒子的粒径,粉体的比饱和磁化强度低于块体,矫顽力高于块体,饱和磁化强度和矫顽力均随着颗粒度的减小而降低.     

低压甲烷等离子体发射光谱诊断

在CH4/He体系下,利用光学发射谱技术,对螺旋波放电产生低压甲烷等离子体内活性粒子的光学发射特征进行了原位测量。根据甲烷离解后产生的所有可能基、团的对称性、构造并分析了甲烷离解的所有可能反应通道,进一步证实了CH、Hα、Hβ以及Hγ等碎片粒子的存在。研究了各实验参量对活性基团CH、Hα、Hβ以及Hγ的发射谱强度的影响。结果表明:CH粒子发射光谱谱线相对强度随着射频功率的增大是先增大而后减小,随工作气压的增大而逐渐减小;随气压及功率的增加,Hα、Hβ以及Hγ相对强度变化的总体趋势都是先增加而后减小的。该结果为等离子体沉积各种薄膜过程的理解及制备工艺参数的调整提供了基础数据。     

磁场辅助电弧焊接旋转等离子体行为的数值模拟

目的 研究外加纵向磁场对倾斜电极TIG焊接的电弧温度分布、流动模式和工件所受热力作用的影响.方法 建立磁场-电弧复合焊接热、电、磁、流动的三维数学模型.通过数值模拟和高速摄像实验,揭示倾斜电极电弧在外加磁场作用下的流动、形貌及温度演化机制.结果 外加纵向磁场后,电弧流动速度明显增加,流动模式由沿电极方向喷射变为近似沿竖直方向旋转向下的流动模式;电弧对工件的热作用均匀性提高,热作用中心向电极正下方靠近,但在焊接横向方向上存在偏离;工件受到表面的电弧旋转拖拽力和内部的旋转洛伦兹力作用,最大洛伦兹力可达50000 N/m3.结论 基于所建立数学模型的模拟结果与实验电弧形貌吻合良好,结果表明,外加纵向磁场能够显著改变电弧的形态及流动模式,提高电弧热流密度的均匀性,并能够对熔池产生有效的搅拌作用.     

电弧放电法制备SiC纳米丝的实验研究

电弧放电法实验制备了碳化硅纳米丝.在6 mm的石墨棒中心钻一个4 mm的孔,将50at.%C 50at.%SiO2的粉末充分混合,填入其中作电弧放电阳极,水冷铜靶作阴极,放电电流70 A,收集放电后产生的粉末,用XRD、激光拉曼光谱、SEM、TEM进行分析.SEM和TEM照片表明其中有大量的实心纳米丝,其直径30 nm～50 nm,长度5 μm以上,XRD分析表明其为β-SiC,拉曼光谱中在785 cm-1有一个尖锐峰.我们认为碳纳米管与气态的SiO2反应生成了SiC纳米丝.     

激光蒸凝法制备氧化铜纳米粒子

以１５０Ｗ ＣＷ ＣＯ_２激光器为光源,Ｃｕ（ＡＣ）_２·Ｈ_２Ｏ为靶材,采用激光蒸凝法制备出了氧化铜纳米粒子．初步研究了反应参数对纳米粒子性能的影响,并用Ｘ射线衍射、电子衍射、透射电镜等技术对纳米粒子的性能进行了表征,同时对纳米粒子的形成机理进行了初步的探讨．实验结果表明;激光功率密度、反应压力、载气种类及流量等工艺参数对产品的粒度、晶型等性能均有影响．在惰性气氛下,产物主要是Ｃｕ和Ｃｕ_２Ｏ,粒径为１０～３０ｎｍ;在氧气气氛下,产物主要是Ｃｕ、Ｃｕ_２Ｏ和ＣｕＯ的混合物,粒径为１０～５０ｎｍ．     

多模式旋转磁场对电弧离子镀弧斑放电的影响分析

电弧离子镀工艺中,弧斑的放电形式、运动速率、运动方式的控制对于减少以至消除大颗粒的发射至关重要。本文采用自主研发的机械式旋转磁控弧源,围绕三种不同模式的旋转磁场下弧斑的放电行为及规律进行了研究,并从弧斑放电的物理机制出发,分析讨论了不同模式的旋转磁场对阴极斑点运动的影响机理。研究结果表明,多模式旋转磁场可以有效提高弧斑的运动速度、扩大放电面积、降低放电功率密度、减少大颗粒的发射,同时还能够大幅度提高靶材的利用率,拓展电弧离子镀的应用。     

A Vacuum-Free Method for Producing Cubic Titanium Carbide in the Plasma of Low-Voltage Direct-Current Arc Discharge

Technical Physics Letters - The results of a study on the production of cubic titanium carbide in direct-current arc discharge plasma initiated in open air are presented. A feature of the method is...     

火花等离子体放电制备粉末技术

火花等离子体放电技术已经用于制备纯金属、合金、化合物、半导体和陶瓷材料粉末.该技术制备的粉末具有球形度好、无坩埚熔化、原位快速淬火、粉末细小等特点.介绍了火花等离子体放电制备粉末的机理、特点以及该技术制备高温合金粉末的现状.     

利用双等离子体装置产生非均匀等离子体

在双等离子体实验装置中,采用单边放电的方式在源区产生等离子体,通过扩散和电子碰撞电离可以在实验区产生密度分布不均匀的等离子体.利用静电探针测量了实验区等离子体的状态参数及其空间分布,结果显示:该装置可以提供一个径向相当宽范围内密度基本均匀,轴向密度分布指数衰减的等离子体环境,其不均匀性标长与放电气压成反比.该装置可以提供不均匀性可控的非均匀等离子体源.     

氧化铜纳米粉体的制备新方法

首次以铝箔代替恒电位/电流仪惰性电极作为基体,采用辅助电极电沉积法成功制备了氧化铜纳米颗粒。用X射线衍射仪和透射电子显微镜对所制备的纳米粉体进行了表征,结果表明:氧化铜纳米颗粒为球形,粒径为50nm左右,颗粒大小均匀,形态稳定。并且与氧化还原法和研究电极电沉积法进行了比较。     

Direct-Current Glow Discharge Dusty Plasma in Magnetic Fields up to 3000 G

A glow discharge dusty plasma in a magnetic trap in which the current channel narrows is obtained in moderate magnetic fields up to 3000 G. The results of initial experiments are reported. The formation of stable dusty plasma structures rotating at record-high angular velocities up to 15 rad/s is observed. The dependence of the angular velocity on the strength of the applied magnetic field is measured experimentally. We interpret it quantitatively on the basis of the ion drag force.     

自维持电弧放电模式下碳纳米管的制备及机理

通过实现不同条件下的电弧放电,用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对阴极沉积物中碳管的形貌和微结构进行表征,得到碳管的形貌和微结构与放电条件之间的一些对应关系.提出整体温度较低的沉积物边缘具有较高的局部温度、较大的碳离子流,并提出阴极上存在边缘的场致冷阴极发射和边缘以内的热阴极发射,它们分别起到引起边缘硬壳的形成、为碳纳米管的生长提供必要条件的作用.通过深入理解电弧放电过程,从而制备高质量具有特定结构的碳纳米管.     

Carbon Nanotubes Grown on the Surface of Cathode Deposit by Arc Discharge

Carbon nanotubes prepared by de arc discharge of graphite electrodes in He and CH₄ gas took markedly different morphology. Thick nanotubes embellished with many carbon nanoparticles were obtained by evaporation under high CH₄ gas pressure and high arc current. Thin and long carbon nanotubes were obtained under a CH₄ gas pressure of 50Torr and an arc current of 20A for the anode with a diameter of 6mm.