Mechanical and Water Vapor Transmission Properties of Polysaccharide Films

The film-forming properties of chitosan, chitosan glutamate, sodium alginate, and hydroxypropyl methylcellulose (HPMC) were investigated. Films were produced by a casting/solvent evaporation method from plasticizer-free and plasticizer-containing aqueous solutions. The water vapor transmission and mechanical properties (puncture strength and % elongation) of the films were investigated as a function of the polymer type and viscosity, plasticizer type (glycerin, propylene glycol, polyethylene glycol, triethyl citrate), plasticizer concentration, and type and concentration of acid used to dissolve chitosan. The effect of storage humidity was also examined. Glycerin and water were good plasticizers for chitosan glutamate. The chitosan film properties were dependent on the type and concentration of acid used to dissolve it, citric acid being a good plasticizer. The mechanical and water vapor transmission properties of alginate and HPMC films were less influenced by the investigated variables.     

膨体聚四氟乙烯微孔薄膜的透湿性

采用干燥剂法系统测试了ePTFE微孔薄膜的透湿情况,分析了透湿性影响因素,得出以下结论:在实验范围内,ePTFE薄膜的孔隙率、孔径和厚度等结构参数对透湿速率影响较小,透湿的主要影响因素是环境温度和湿度。在相同的湿度下,环境温度对透湿量和透过系数的影响显著,并随温度提高急剧增加;在相同温度下,透湿量随湿度的增加而增加,而透过系数变化不大。     

CrCO-Ti保护薄膜的制备、结构及机械性能

用非平衡脉冲直流磁控溅射技术制备出了CrCO-Ti薄膜,其结构、耐磨性和表面能分别用XRD（Phihps X-pert）、Pinon-Disc摩擦磨损测试仪（Tribometer Wear Tester）表面接触角度仪（Surface contact Angle Goniometer）分析,研究了在氮气气氛不同退火温度的条件下,CrCO-Ti保护薄膜的结构变化,并得出结论：非平衡脉冲直流磁控溅射沉积的CrCO-Ti保护薄膜是类非晶态的,其耐磨能力达到10^-8mm^3／Nm,它们的表面能低,经过退火处理后,其结构发生变化,耐磨能力下降。     

基于RFPECVD方法不锈钢上沉积类金刚石薄膜的机械与摩擦特性

讨论用射频等离子体增强化学气相沉积(RFPECVD)工艺,在室温下实现在1Cr18Ni9Ti不锈钢基底上镀类金刚石(DLC)膜.为提高DLC膜的结合力,首先在不锈钢基底上沉积Ti/TiN/TiC功能梯度膜.借助所设计的界面过渡层,成功地在不锈钢基底上沉积了一定厚度的DLC膜.通过优化沉积参数,所沉积的DLC膜在与100Cr6钢球对磨时摩擦系数低于0.020.在摩擦过程中DLC膜的磨损机制借助SEM、Raman分析进行了研究.     

SiOx/PET复合薄膜的力学性能及阻隔性能

目的基于氧化硅(SiO_x)镀层优异的性能,研究不同厚度的SiO_x层对SiO_x/PET复合薄膜力学性能和阻隔性能的影响,以期得到性能较优的SiO_x/PET复合薄膜。方法以自制的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为基材,采用等离子体增强化学气相沉积法沉积得到SiO_x层厚度分别为40,150,230,320 nm的SiO_x/PET复合薄膜,并进行傅里叶变换红外线光谱分析、力学性能和阻隔性能测试,以及薄膜表观形貌分析。结果沉积SiO_x层后,SiO_x/PET复合薄膜拉伸强度和断裂伸长率随SiO_x层厚度的增大先增大后减小,氧气透过率和水蒸气透过率则出现明显衰减而后逐渐平缓的趋势。SiO_x层厚度达150~230 nm时,复合薄膜的力学性能和阻隔性能表现较优,拉伸强度、断裂伸长率、氧气透过率以及水蒸气透过率分别提高了约25.0%,20.9%,79.3%,77.3%。结论适宜厚度的SiO_x层可以使得SiO_x/PET复合薄膜同时具备较优的力学性能和阻隔性能。     

Ti合金化DLC膜的结构和力学性能

在一台увнипА－1型双激发源等离子弧薄膜沉积装置上制取Ti合金化DLC膜，用纳米硬度计、显微硬度计、原子力显微镜以及X射线衍射仪和光电子能谱仪等手段对薄膜的力学性能和结构进行了分析和测定。摩擦磨损试验在一台球－盘滑动磨损试验机上进行。比较了不同钛合金化程度的DLC膜及热处理前后的性能变化。结果表明，薄膜的力学性能与Ti含量有非单值关系，但摩擦系数随Ti含量增加而升高；热处理后薄膜显微硬度显著升高的原因是生成了碳化钛硬化相。     

不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其性能研究

采用激光拉曼光谱、轮廓仪、色差仪、微纳米力学综合测试系统、摩擦磨损试验机等设备,对霍尔等离子体源辅助中频非平衡磁控溅射制备的不同掺氮量的类金刚石薄膜的微观结构及其宏观性能进行了研究.结果表明,随着氩气/氮气流量比的增加,薄膜中的sp3含量出现极大值,极大值两侧对应着不同的微观机制.同时,薄膜的沉积速率逐渐降低,硬度与弹性模量呈现出先增大后减小.薄膜的颜色主要是黑色并随着氮气含量的增加薄膜反射率在红光波段增强.     

Microstructure and Mechanical Properties of Nanocrystalline Tungsten Thin Films

Tungsten (W) thin films were prepared by magnetron sputtering onto Si (100) substrates. Their microstructures were characterized by X-ray diffraction (XRD), field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The hardness and modulus were evaluated by nanoindentation. It is found that a 30 nm Cr sticking layer induces structure changes of deposited W film from β-W to α-W structure. In addition, remarkable hardness enhancement both for the deposited and annealed W...     

硫化钨薄膜制备方法的研究

层状物固体润滑薄膜是固体润滑薄膜中最常用的形式,这种薄膜都具有优良的减摩、耐磨、抗擦伤性能.本文介绍了目前主要的硫化钨薄膜的制备方法,并通过射频溅射方法和硫化法制备了硫化钨薄膜,对各种制备方法进行了对比.通过溅射方法获得的硫化钨薄膜的化学成分会随工作压力和溅射功率发生变化,同时薄膜的结晶率不高,而非晶态WS2薄膜的摩擦性能具有不确定性.但目前溅射方法仍是固态硫化钨薄膜最主要的制备方法.而通过硫化WO3薄膜获得的WS2薄膜,可以通过调整硫化温度和保温时间来获得具有较好的结晶性和有利的晶粒取向,从而提高薄膜的摩擦学性能.通过这种方法获得的WS2薄膜的一些其它性能,尚需作进一步研究.     

PVD法制备TiN涂层界面特征与摩擦磨损性能

采用物理气相沉积法在Cr12MoV钢基体上制备了TiN涂层,利用扫描电镜、能量色散谱、X射线衍射和轮廓仪对涂层形貌特征、化学元素、物相组成和表面粗糙度进行了表征,用划痕法测试其结合强度,并分析划痕法涂层失效过程.通过往复磨损试验考察了其摩擦磨损性能,对涂层磨损机理进行了讨论.结果表明,TiN涂层主要组成相为TiN,试样表面粗糙度Ra值为328.91nm,涂层表面显微硬度达到2100 ～ 2200 HV;涂层厚度约为5μm,与基材之间存在一定的混合界面,其界面结合强度为28.85 N;在干滑动磨损实验条件下摩擦系数为0.45～0.52,涂层具有优异的耐磨性,其磨损机制主要为磨粒磨损.     

Simultaneous Measurement of Thermophysical and Mechanical Properties of Thin Films

Thermophysical and mechanical properties of thin films are investigated using ultrashort laser pulses (200 fs), which upon incidence create a temperature rise and generate an ultrasonic wave at the sample surface. By monitoring the thin film's reflectivity response after the deposition of radiation energy, the bulk modulus and thermal diffusivity normal to the surface can be extrapolated from a single data set. The resulting data show cooling profiles that vary greatly from the well-known Fourier diffusion model and agree favorably with the parabolic two-step heat diffusion model. This method can also be used to characterize electron–lattice energy coupling phenomena. Experimental results from bulk samples of copper and platinum as well as thin-film platinum were utilized to determine the values of the thermal diffusivity, bulk modulus, and electron–phonon coupling factor. In addition, the thin film platinum samples were studied with two substrates, silicon and glass, to gain more knowledge of the substrate's effect on transport properties.     

ZrO2薄膜的力学性能和摩擦学性能研究

在单晶硅表面成功地获得了自组装单层薄膜(MPTS-SAM),并将薄膜表面的巯基(-SH)完全氧化成磺酸基(-SO3H),从而获得了磺酸化的MPTS-SAM.采用静电自组装技术成功使ZrO2纳米微粒组装到磺酸化的MPTS-SAM表面获得淀积ZrO2薄膜.将ZrO2薄膜分别在500℃和800℃进行热处理后,ZrO2薄膜的厚度逐渐减小,这可能是随着温度的升高薄膜的表面密度逐渐增大所致.对ZrO2薄膜的力学和抗划伤性能分析发现:随着温度的升高,ZrO2薄膜的硬度和弹性模量依次增加,同时薄膜的抗划伤性能也逐渐提高.摩擦磨损实验表明:利用该方法制备的ZrO2薄膜经800℃烧结处理后适于在低负荷、低滑动速度下作为减摩、抗磨保护性涂层.     

沉积参数对含氢非晶碳膜结构及性能的影响

本文利用射频等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）技术,以CH4、H2为气源,Ar-为稀释气体,通过增加过渡层和改变输入功率和气体成分比例（CH／H2）,在不锈钢基底上制备了含氢非晶碳膜（a-C：H）。利用拉曼光谱（Raman）、X射线光电子能谱（XPS）、纳米显微硬度计和摩擦磨损试验机等研究手段对含氢非晶碳膜的形貌、结构、显微硬度和耐磨性进行了表征。Ramas光谱和XPS分析表明,薄膜是由sp^2和sp^3杂化组成的非晶碳膜。显微硬度和摩擦学测试表明,在较低射频功率和富氢等离子体中沉积的a—C：H膜表面光滑、结构致密,薄膜的硬度、摩擦系数、耐磨性和结合力等性能较好。     

钼薄膜的制备、力学性能和磨损性能

采用直流磁控溅射技术在GCr15轴承钢底材上沉积了钼薄膜。利用XRD，AFM对不同负偏压下沉积的钼薄膜的结构和表面形貌进行了表征；利用纳米压痕仪对薄膜的硬度和膜基结合强度进行了测定；最后利用DF-PM型动静摩擦系数精密测定仪和扫描电镜(SEM)研究了薄膜的硬度、残余模量与负偏压的关系。结果表明：利用直流磁控溅射法制备的钼薄膜的硬度随负偏压的变化存在最大值，另外负偏压还影响薄膜的微结构、粗糙度以及膜基结合力，但负偏压的改变对钼薄膜的摩擦系数影响不大。     

不同厚度纳米Ti薄膜的力学性能

通过直流磁控溅射方法制备出四个不同厚度的纳米Ti薄膜,并分别采用纳米压痕仪、电子薄膜应力分布测试仪研究了Ti薄膜的力学性能和残余应力大小,结合分形维数方法和原子力显微镜对薄膜表面粗糙度和表面形貌进行了分析。实验结果表明:随Ti薄膜厚度的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,表面粗糙度和残余应力值随厚度的增加先增大后减小,而Ti薄膜弹性模量和硬度随薄膜厚度增加呈现出先减小随后增大的趋势。当薄膜厚度为600,2400,3600nm时薄膜中存在残余压应力,厚度为1200nm时存在残余拉应力,薄膜中残余应力分布最为均匀,但此时薄膜具有较低的硬度和弹性模量值。分析得出Ti薄膜中存在残余拉应力会使薄膜硬度和弹性模量值变小,残余压应力反之。     

纳米硅薄膜的低压化学气相沉积和电学性能研究

利用普通低压化学气相沉积技术在玻璃衬底上制备了大面积的纳米硅薄膜。不同温度下薄膜暗电导率的测试研究表明 ,薄膜的室温暗电导率随成膜温度的升高而增加 ,相应的电导激活能降低。热激活隧道击空机制可以较好地解释纳米硅薄膜特殊的电学性能。原位后续热处理研究表明 ,延长热处理时间以及采用低温成膜、高温后续退火的热处理方法均能有效提高其室温暗电导率。     

TiN镀膜玻璃的常压化学气相沉积法制备及其光电性能研究

本研究以TiCl4和NH3为反应气体,N2为保护气氛,用常压化学气相沉积法(APCVD)在玻璃基板上沉积制备得到了一系列不同反应温度和原料浓度的TiN薄膜.利用X射线衍射(XRD)和方块电阻仪研究了反应温度和原料浓度对薄膜结晶性能和电性能的影响规律.研究结果表明随着基板温度升高、TiCl4浓度的增加,薄膜结晶性能提高,同时电阻率降低.在反应温度为600 ℃时得到了结晶性能较好的TiN薄膜,其方块电阻为186.7 Ω,红外光反射率为0.2526.     

脉冲辉光PECVD制备DLC薄膜的结构和性能研究

类金刚石碳膜以其优异的性能,诸如高电阻率、高硬度、低摩擦系数、良好的光学特性等显示出良好的应用前景,越来越受到人们的关注.本文利用脉冲辉光PECVD在不同的脉冲电压下成功地制备了DIE薄膜.采用拉曼光谱仪、原子力显微镜、纳米压痕仪等设备对薄膜的相结构、表面形貌和力学性能进行了综合分析.