离子注入聚合物表面改性的研究

离子注入聚合物材料表面改性有着独特的优越性。综述了离子注入技术对聚合物表面的机械性能、电学性能、光学性能和磁学性能等方面改性的最新研究与应用进展。     

离子注入表面摩擦学改性及其应用

离子注入可以改善材料表面的各种性质,而常温离子注入改性层太薄,工件表面的耐磨性及承载能力均较差,随着各种新的离子注入工艺的出现,摩擦学性能有较大的改善.本文从分析离子注入技术的特点着手,综述了离子注入对材料表面硬度、摩擦系数和耐磨性的影响及其作为表面摩擦学改性手段在航空航天、军事和机械等领域中的应用.     

离子注入技术改性聚合物薄膜的研究进展

离子注入技术改性聚合物薄膜在电子及电器工程中有着巨大的潜在应用价值。综述了近年来聚合物薄膜经离子注入后在导电性能、光学性能、导磁性能及表面力学机械性能等方面的最新进展。分析了注入离子与聚合物相互作用的物理过程,并指出了该领域存在的问题及发展方向。     

离子注入技术改性聚合物薄膜的研究进展

离子注入技术改性聚合物薄膜在电子及电器工程中有着巨大的潜在应用价值。综述了近年来聚合物薄膜经离子注入后在导电性能,光学性能,导磁性能及表面力学机械性能等方面的最新进展。分析了注入离子与聚合物相互作用的物理过程,并指出了该领域存在的问题及发展方向。     

离子注入在材料科学与工程中的应用

本文介绍了离子注入、离子束混合和动态离子束混合技术在金属,陶瓷、绝缘体和有机聚合物等材料表面改性方面的应用情况及其取得的主要成就。     

注铌法改善纯铁的抗腐蚀性研究

离子注入法能解决一些传统表面处理工艺所不能解决的问题,并在一些材料上得到了成功应用。为了研究其在核材料和昂贵材料上应用的可能性,利用离子注入表面化技术,在纯铁基体上进行了离子注入铌表面改性处理,并改性层元素的分布、化学态及耐腐蚀性能进行了分析和测试。实验结果表明,离子注入铌可不同程度地提高纯铁的抗电化学腐蚀、水汽腐蚀及热氧化腐蚀能力,最后讨论了注铌改性层耐蚀性提高的原因。     

固体润滑轴承用9Cr18不锈钢离子注入与磁控溅射改性真空摩擦学研究

为了提高空间固体润滑滚动轴承耐磨寿命,采用全方位离子注入和磁控溅射技术对空间固体润滑轴承用9Cr18材料进行耐磨减摩表面改性研究。首先对9Cr18不锈钢试样表面注入N+、Ti+、Ti++N+,对离子注入后试样采用磁控溅射技术沉积MoS2-Ti薄膜。通过测试注入前后试样粗糙度及硬度,评价不同注入离子及无离子注入不同基底材料下溅射MoS2-Ti薄膜的附着力、真空摩擦学、薄膜磨损率等性能。结果表明离子注入通过提高9Cr18不锈钢基底硬度,能够提高复合改性后9Cr18不锈钢材料真空摩擦学性能20%。     

镁合金离子注入表面改性技术研究进展

离子注入是一种提高镁合金表面性能的重要处理技术。介绍了离子注入的改性原理,综述了该技术在提高镁合金表面硬度、耐磨性,改善耐蚀性、抗氧化性及生物医学性能等方面的应用,并展望了镁合金离子注入表面改性技术的发展方向和应用前景。     

碳化硅涂层的离子注入沉积改性

采用全方位离子注入和沉积（Plasma Immersion Ion Implamation and Deposition，PⅢ＆D），在SiC涂层表面形成注入沉积改性层（改性元素A1和Si），观察了离子注入和沉积对涂层表面裂纹的封填情况，分析了离子注入和沉积后涂层表面的相组成，考核了离子注入和沉积对SiC-C／SiC材料抗氧化性能的影响。实验结果表明：注入AI再注入沉积Si改性后显著降低复合材料在1300℃空气中的氧化质量损失，提高了复合材料的抗氧化能力，边注入边沉积Al和同时全方位沉积AI和Si改性对复合材料抗氧化性能改善作用较小，边注入边沉积Si改性改善复合材料抗氧化性能的作用最小。     

氮离子注入轴承钢的时间特性

对10年前经离子注入处理过的GCr15轴承钢进行了时间特性的研究，重复了10年前所有的试验，结果表明，改性的宏观效果随时间的推移不仅是稳定的，还在原改性的基础上更有所提高。从对样品的AES分析中可看出，这种改性的进一步提高是由于掺杂元素注入到材料表面的初期，在其表面形成的是一些亚稳态结构，而使材料表面的性能有一定的改善。但随着时间的推移，材料表面的结构发生多元迁移，这种多元迁移的趋势是最终形成了稳定的金属合金或一些硬质含金。这方面的研究还需进一步的深入，但对离子注入材料改性的时间特性的研究会给离子注入技术的实用性提供理论与试验的依据。     

金属材料表面改性技术的研究进展

金属材料表面改性技术是一门新兴的技术,主要包括激光表面改性、离子注入法、物理气相沉积法和热喷涂等,简述了该4种技术的研究和发展现状,对各种技术的原理和应用状况分别加以描述,最后总结了材料表面改性技术的发展前景。     

等离子体浸没离子注入及表面强化工艺的进展

等离子体浸没离子注入 (PIII)消除了传统束线离子注入 (IBII)固有的视线限制 ,是一种更适合于处理复杂形状工件的手段 .近十年来 ,PIII及其工业应用在国内外得到了迅速发展 .然而 ,随着PIII的研究与开发的深入 ,发现仍有若干重要的物理与技术问题 ,诸如浅的注入层、离子注入不均匀性、气体 (氮 )等离子体的有限应用范围等等 ,阻碍了PIII工业应用的发展 .目前 ,这些问题已成为国内外学者关注的焦点 .我实验室近年来在注入过程鞘层动力学的计算机理论模拟、离子注入剂量不均匀性改善、圆筒内表面注入研究、新型长射程阴极弧金属等离子体源研制、气体及金属等离子体的综合性表面改性工艺研究、以及低能高温PIII新工艺研究等方面进行了研究工作 .     

医用钴合金表面改性技术的研究进展

钴合金具有优异的生物力学特性、耐磨损性能和耐腐蚀性能,在医学植入领域有着广阔的应用前景,其表面改性技术已成为医用金属材料的研究热点和重点。本文简述了钴合金材料表面改性技术的优势,包括钴合金材料的生物力学特性、耐磨性能、耐腐蚀性能等。同时归纳了钴合金材料因人体体液腐蚀和摩擦磨损会释放出Co、Cr等金属离子而导致生物致敏等问题。在上述基础上,重点综述了近年来钴合金表面改性技术的研究进展,包括离子注入技术、选区激光熔化技术、真空沉积技术。其中,离子注入技术主要包括氮离子注入、钇离子注入、镧离子注入和钛镍离子注入等;选区激光熔化技术主要包括粉层厚度、激光功率、组分含量、扫描方式和扫描速度等;真空沉积技术主要包括物理气相沉积和化学气相沉积。针对不同钴合金表面改性技术,分别从钴合金材料的生物力学特性、耐磨性、耐腐蚀性和生物相容性等方面进行了归纳分析。最后分析了钴合金表面改性的发展趋势,认为钴合金表面改性技术应朝着高生物相容性、无金属离子释放、生物功能化、高耐腐蚀性和高耐磨性的方向发展。     

离子束薄膜合成及其应用

报道了科学院离子束开放研究实验室在离子束薄膜合成研究和应用方面的发展和现状。着重介绍离子束辅助沉积薄合成、真空磁过滤弧源沉积薄膜生长,以及离子注入SOI材料合成的方法及其物理过程,同时也对离子束合成薄膜在工业及国防上的应用进行了探讨。     

Surface modification of polymers by ion-assisted reaction

This paper deals with a new surface modification technique of polymers, the so-called ion-assisted reaction (IAR) to improve the surface properties of polymers and provides outstanding experimental results regarding wettability and adhesion of various polymers. In the IAR, polymer surfaces were subjected to low energy ion irradiation at different dosage in reactive gas environment. Dramatic improvements in wettability and surface energy are observed for the IAR-treated polymer surfaces and can be explained by the addition of functional groups, responsible for the increase of polar component in surface energy. The formation of functional groups results from the interaction among ion, reactive gas and polymer chain involved in IAR treatment, depending on the reactive ion species, the flow rate of the reactive gas and the irradiating ion fluence. The improvement in adhesion between the IAR-treated polymers and coating materials was explained in terms of the increased surface energy as well as surface roughness in the polymers modified by the IAR and possible adhesion enhancement mechanism is to be discussed.     

A Review of Recent Applications of Ion Beam Techniques on Nanomaterial Surface Modification: Design of Nanostructures and Energy Harvesting

Nanomaterials have gained plenty of research interest because of their excellent performance, which is derived from their small size and special structure. In practical applications, to acquire nanomaterials with high performance, many methods have been used to modulate the structure and components of materials. To date, ion beam techniques have extensively been applied for modulating the performance of various nanomaterials. Energetic ion beams can modulate the surface morphology and chemical components of nanomaterials. In addition, ion beam techniques have also been used to fabricate nanomaterials, including 2D materials, nanoparticles, and nanowires. Compared with conventional methods, ion beam techniques, including ion implantation, ion irradiation, and focused ion beam, are all pure physical processes; these processes do not introduce any impurities into the target materials. In addition, ion beam techniques exhibit high controllability and repeatability. Here, recent progress in ion beam techniques for nanomaterial surface modification is systematically summarized and existing challenges and potential solutions are presented.     

低温等离子体对聚合物表面改性的研究

本文对低温等离子体作用在聚合物表面的机理做了简要介绍 ,指出这一过程有四种作用 :产生自由基 ,发生表面交联 ,引入极性官能团 ,表面变粗糙 ;对国内外利用等离子体对高分子材料的表面改性方法做了简要介绍 ,同时指出低温等离子体技术在各类高分子材料加工中的巨大应用前景。     

Engineering the tube size for an inner surface modification by plasma-based ion implantation

In order to apply the inner surface modification of the tube component by plasma-based ion implantation (PBII) technique, the tube size has been characterized by introducing a characteristic parameter - the critical radius of tube (CRT) to optimize the process parameters of a grid-enhanced PBII technique for the nitrogen ion implantation onto the inner surface of an Fe-Cr-Ni stainless steel tube under the process conditions, including the plasma density of central plasma source, the steady pulse voltage, the grid electrode radius, and the processing pressure. The temporal sheath dynamics of the ion matrix sheath on the inner surface of the tube component modified by PBII were demonstrated by the collisional fluid model using the equations of ion continuity and ion motion, Poisson’s equation, and Boltzmann’s relationship of electron to determine the effective range of the process parameters. The optimum process parameters were found by the effect factors of the CRT which was bounded by the two important process parameters, i.e. the ion implantation dose and the processing time, for the engineering practice due to the available dependence on the surface modification effect in suitable costs.     

The role of electronic energy loss in ion beam modification of materials

The interaction of energetic ions with solids results in energy loss to both atomic nuclei and electrons in the solid. In this article, recent advances in understanding and modeling the additive and competitive effects of nuclear and electronic energy loss on the response of materials to ion irradiation are reviewed. Experimental methods and large-scale atomistic simulations are used to study the separate and combined effects of nuclear and electronic energy loss on ion beam modification of materials. The results demonstrate that nuclear and electronic energy loss can lead to additive effects on irradiation damage production in some materials; while in other materials, the competitive effects of electronic energy loss leads to recovery of damage induced by elastic collision cascades. These results have significant implications for ion beam modification of materials, non-thermal recovery of ion implantation damage, and the response of materials to extreme radiation environments.     

注铌法改善铀及铀铌合金抗蚀性的研究

利用离子注入表面优化技术,在贫铀及铀铌合金基体上进行了离子注入铌表面改性处理,并主性层元素的分布、化学急及耐腐蚀性能进行了分析和测试。实验结果表明,离子洲主铌可不同程度地提高贫铀及Ｕ－Ｎｂ（１）全合的抗电化学腐蚀、水汽腐蚀及热氧化腐蚀能力。最后讨论了注铌改性腐蚀性提高的原因。