基于多孔阳极氧化铝的大气压毛细管等离子体电极放电研究北大核心CSCD

通过实验和模拟方式,对比分析了介质阻挡放电和基于多孔阳极氧化铝的毛细管等离子体电极放电。应用阳极氧化法制备的多孔阳极氧化铝(Porous anodic alumina,PAA)作为介质层进行了毛细管等离子体电极放电。研究了多孔阳极氧化铝介质层对毛细管等离子体电极放电的影响,对比分析了相同几何参量的介质阻挡放电和毛细管等离子体电极放电的放电过程。结果表明:应用多孔阳极氧化铝介质的毛细管等离子体电极放电更稳定,放电中产生的更密的微放电有助于提高放电的稳定性;多孔阳极氧化铝介质层的毛细管等离子体电极放电具有相对于介质阻挡放电高出两个数量级的电子密度和更高的电子温度。等离子体参数具有与多孔阳极氧化铝的孔分布同步的周期性,产生了等离子体射流模式,提高了放电稳定性。     

剧烈-温和阳极氧化结合法快速制备有序阳极氧化铝膜的研究

本研究采用剧烈-温和阳极氧化(hard anodization-mild anodization, HA-MA)结合快速制备高度有序多孔阳极氧化铝(porous anodic alumina, PAA)膜的方法, 即先利用HA在铝表面快速形成有序凹坑阵列, 然后再对表面留有有序凹坑的铝基进行温和阳极氧化, 制备出有序PAA膜。研究了剧烈阳极氧化时氧化电压、氧化时间对所制备PAA膜有序度的影响。研究结果表明, HA-MA结合法制备PAA膜的优化HA参数为: 0.3 mol/L硫酸、80 V、10 min。HA-MA结合法所制备PAA膜的有序性和机械稳定性与二步温和阳极氧化法的相近, 但形成有序PAA膜所需的时间为4.5 h, 约为温和阳极氧化法的1/4, 极大地提高了高度有序PAA膜的制备效率。     

楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响研究北大核心CSCD

为了研究楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响,加入楔形石英石作为附加介质层。通过实验和模拟分析的方法研究了楔形介质层对大气压介质阻挡放电的影响。结果表明:楔形介质层对介质阻挡放电有很大影响,放电在楔形介质层的尖端区域首先击穿,再沿介质层表面弥散。楔形介质层内部出现的场强“低谷区”,提高了其尖端附近的电场强度;楔形介质层提高了介质层表面积,介质表面积累的电荷改变了空间电场分布,对放电击穿、电子密度和电子温度有很大影响。介质层厚度引起的放电优先性问题为相关设计提供了更多的灵活性。     

基于PIC-MCC实现空气介质阻挡放电过程的数值模拟

在大气压介质阻挡放电的实际应用中,空气介质阻挡放电具有极其广泛的工业化应用前景。目前,空气均匀放电的获得仍比较困难,且诊断均匀性的依据缺乏可信的依据。文章采用粒子云网格法(Particle in Cell,PIC)与蒙特卡罗碰撞（Monte Carlo Collision,MCC）方法模拟了放电过程中粒子的运动情况,研究大气压下空气介质阻挡放电的发展过程,然后讨论介质厚度、电源频率对形成均匀放电的影响,并研究这两种因素对等离子体密度的影响。模拟结果表明：介质厚度在d≥1.5 mm时可获得没有放电细丝的电流波形;电源频率高于2.5 kHz时,放电细丝是难以避免的。在能够形成均匀放电的条件下,将介质厚度适当的调整在1.5 mm附近,提高电源频率,将产生更高的等离子体密度。     

电化学阳极氧化法制备有序多孔材料的研究进展

阳极氧化法制备有序多孔材料具有工艺简单、孔径可控以及稳定性高等特点,具有广阔的应用前景.系统介绍了阳极氧化法制备有序多孔氧化铝和氧化钛的研究进展.重点介绍了阳极氧化法制备小孔径有序多孔氧化铝和氧化铝光子晶体的研究,特别介绍了有序多孔氧化钛膜的结构特点及该领域未来的发展方向.此外还简略介绍了阳极氧化法制备ZrO2、HfO2等有序多孔材料.     

大气压氦气射频介质阻挡辉光放电的均匀性研究

为了研究大气压射频介质阻挡辉光放电的时空特性,采用一个表面覆盖有石英介质的铜电极和一个自制水电极的放电系统,在氦气中获得了大面积和较大电极间距下的辉光放电。对ICCD高速相机拍摄的径向放电图像和轴向放电图像分析揭示了射频介质阻挡辉光放电不仅具有较好的径向均匀性,而且具有很好的轴向均匀性,并不存在沿径向的发展。这是不同于中频介质阻挡辉光放电的一个显著特征。此外,注意到射频介质阻挡辉光放电在径向和轴向上的发展均与射频周期有很强的关联性。分析认为这是由于空间电荷在射频介质阻挡辉光放电的形成和发展中发挥主导作用。因此,可以认为射频介质阻挡辉光放电所具备非常好的径向和轴向均匀性,与中频介质阻挡辉光放电相比,可能会更有利于工业生产中进行均匀薄膜沉积和对薄膜表面改性处理等。     

高度有序多孔阳极氧化铝薄膜光学常数的确定

采用二步阳极氧化法制备了多孔阳极氧化铝(PAA)薄膜,借助于扫描电子显微镜(SEM)分析了多孔阳极氧化铝薄膜的微观形貌,发现在其表面孔径为70～90 nm的六边形孔洞分布均匀,且垂直于表面平行生长.依据PAA反射光谱的实验数据,利用Kramers-Kronig关系计算出PAA薄膜的复折射率、复介电常数以及光学能隙等光学常数.通过分析吸收系数与入射光子能量之间的关系,表明PAA具有直接带隙(能隙约为3.4eV)半导体的光学性质.     

多孔阳极氧化铝模板制备的研究进展

多孔阳极氧化铝(PAA)模板在制备纳米材料、光谱材料、磁性材料、生物传感材料、太阳能电池材料等领域有着极为广泛的应用。实现多孔阳极氧化铝模板的孔径、孔间距、氧化层厚度等参数的可控制备是获得最佳性能材料的关键。概述了近年来多孔阳极氧化铝模板制备的研究进展,简要介绍了在电化学方法制备条件下各种工艺因素对模板形貌的影响,并综述了利用多孔阳极氧化铝作为模板合成纳米材料的几种方法。     

利用大气压气液介质阻挡放电等离子体对PTEF进行表面改性

本文对大气压单一空气介质阻挡放电和加去离子水的气液两相介质阻挡放电进行实验研究,对比分析了两种放电模式的开始放电和刚铺满整个电极时的稳定电压电流波形和放电照片,并用两种放电等离子体对聚四氟乙烯薄膜(PT FE)进行表面处理,对处理后薄膜表面的水接触角进行对比.结果表明,放电间隙和放电频率均相同时,大气压单一空气放电的开始放电电压峰峰值和稳定放电电压峰峰值均比气液两相放电时的高,且气液两相放电更加均匀.在相同条件下,经大气压气液两相等离子体处理后的PT FE薄膜表面水接触角比大气压单一空气等离子体处理后的低,说明大气压气液两相等离子体对PT FE薄膜的处理效果更好.     

高度有序多孔阳极氧化铝模板的制备

为了得到纳米孔排列高度有序的多孔阳极氧化铝模板,以0.3 mol·L-1的草酸为电解液研究了模板的制备工艺.采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对多孔氧化铝模板的表面形貌进行表征,X射线衍射分析高纯铝及氧化膜的结构.实验结果表明,铝基体不经过高温退火处理,同样能够得到高度有序的氧化铝膜,简化了多孔氧化铝膜的制备工艺.分别讨论了阳极氧化电压和电解液温度对多孔阳极氧化铝膜的形貌及孔径的影响,并对一步法和两步法制得的多孔氧化铝膜进行比较,结果表明,两步阳极氧化法制备的多孔氧化铝模板的有序性优于一步氧化法.XRD分析证实,多孔氧化铝膜由非晶态的Al2O3组成.     

基于多孔阳极氧化铝的单层纳米柱阵列PMMA膜的制备

以阳极氧化法制作的多孔阳极氧化铝(PAA)膜为模板,采用旋涂法在PAA膜上浇注不同浓度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)/二甲基甲酰胺(DMF)溶液制作出了表面具有纳米柱结构的PMMA膜。实验结果显示采用磷酸溶液制备的PAA膜的孔径在300 nm左右且排列规整,采用质量分数为10%和20%的PMMA/DMF溶液制作的PMMA膜表面的纳米柱的粘连现象较严重,而采用质量分数为15%的PMMA/DMF溶液能够得到表面纳米柱间隔均匀的膜。具有表面纳米柱矩阵结构的高聚物的制作方法能够为仿壁虎脚材料和大比表面积材料的制作提供帮助。     

两步阳极氧化法制备多孔阳极氧化铝膜

直流恒压下,在酸性溶液中对铝实施两步阳极氧化制备了多孔氧化铝膜。采用扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)对制备的多孔氧化铝膜进行形貌分析,孔径在纳米级且孔分布具有高度均匀性。采用SEM对试样进行观察,分析了工艺对多孔氧化铝膜形貌的影响。利用阳极氧化初期电流密度的变化并结合阳极氧化过程中的试样的SEM照片,分析了多孔氧化铝膜的形成机理。     

铝阳极氧化膜的扩孔处理

铝多孔质阳极氧化膜是制备自润滑阳极氧化铝的基础，其技术关键之一是在不破坏氧化膜结构与性能的前提下，尽可能扩大微细孔的孔径。本文用透射电镜（ＴＥＭ）、显微硬度仪、ＳＲＶ摩擦实验机等设备，系统考察了草酸溶液中生成铝阳极氧化膜的微观多孔质结构以及经扩孔处理后该氧化膜多孔质结构的变化和对氧化膜机械性牟的影响，重点探讨了扩孔处理对氧化膜表面硬度和耐磨性的影响，并由此确定了最佳扩孔时间及最佳孔径，为制备纳米量     

介质阻挡放电等离子体及其在材料制备中的应用

介质阻挡放电等离子体(Dielectric barrier discharge plasma,DBDP)是一种在大气压下即可发生的低温等离子体,具有电子浓度大、电子平均能量高的特点,因此,DBDP应用在材料制备中具有独特的优势.综述了DBDP的发展历史、产生机理和基本特征、放电参数及其影响等,重点介绍了DBDP在臭氧发生、有机物合成、薄膜制备、材料表面改性、高能球磨等领域的应用,分析了研究中存在的主要问题及相应的解决方法,以期为相关领域的研究提供参考.     

大气压射频介质阻挡放电辉光放电和丝状放电的时空演化比较

目的 为研究大气压射频(13.56 MHz)介质阻挡放电(rf-DBD)在辉光放电和丝状放电2种模式下的电离形式,以及在一个放电周期(73.7 ns)内气体电离与时间和空间的关系。方法 实验使用氩气获得稳定的辉光放电,使用氩气掺杂氮气获得丝状放电。实验中使用电流正向过零点的信号触发ICCD相机获得一个放电周期内不同时间点的36张照片,得出放电间隙之间不同位置的发光强度在一个周期内随时间的变化关系。结果 在α模式下,每半个周期所产生的一次电子雪崩在空间和时间上都是从阴极到阳极的过程。在γ模式下存在负辉现象,并且在阴极电极的介质表面,负辉强度峰值的时间比体电离强度峰值时间晚约13 ns。在丝状放电中,等离子体的发光强度主要集中在阴极表面,介质表面积累的电荷之间的互相作用力使得放电形成单独的细小通道。结论 α模式以体电离为主,而γ模式下除了体电离,还有离子撞击阴极表面产生的大量二次电子,并且比体电离的产生更晚。在丝状放电中,电介质表面电荷作用明显,阴极介质表面的电离为放电的主要形式。     

阳极氧化法制备有序纳米多孔氧化铝膜的研究

利用电化学阳极氧化的方法,在草酸溶液中,精确控制反应条件,在高纯铝片表面有序生长了纳米多孔氧化铝膜。试验中,分别采用一次阳极氧化和二次阳极氧化方法制备氧化铝膜。利用H3PO4溶液浸泡法对氧化铝膜进行扩孔处理。通过扫描电子显微镜对样品进行表征分析。结果发现,二次阳极氧化制备的氧化铝膜的孔洞分布较一次氧化的更为规则有序,并且孔径大小均匀一致。扫描电镜观察显示,氧化铝膜的扩孔过程可以去掉阻碍层,并调节孔径大小,溶去二次氧化后黏附在氧化层表面的一些杂质,从而使氧化铝模板更为规则有序,孔径均一。这种经过二次阳极氧化和扩孔处理得到多孔阳极氧化铝模板的方法简单,成本较低,可以为后续的纳米材料合成提供高质量的合成模板。     

泡沫铝合金阳极氧化工艺研究

以草酸为电解液,对泡沫铝合金材料进行阳极氧化处理,制备多孔有序阳极氧化铝阵列模板,采用SEM扫描电镜对其形貌进行分析.研究了电流密度、电解液浓度、电解温度等条件对氧化铝膜结构的影响,并对一步法和两步法制得的多孔氧化铝膜进行了比较,结果表明,氧化膜上的微孔分布均匀,孔径大小基本相同;两步阳极氧化法制备的多孔氧化铝模板的有序性优于一步氧化法.     

多孔型阳极氧化铝膜在纳米结构制备方面的研究和进展

铝的阳极氧化技术是一种被广泛应用的表面处理方法。近年来，人们发现用这种方法得到的多孔型阳极氧化铝膜（PAA）对于纳米材料的制备有着重要意义。成为国际研究的热点，本文回顾和介绍了铝的阳极氧化技术的机理，工艺和生长规律，介绍了多孔型阳极氧化铝膜在纳米结构制备方面的最新研究进展。     

介质阻挡放电材料表面改性研究进展

介质阻挡放电(DBD)是大气压下产生低温等离子体的主要手段之一,以其方便、有效和低运行造价在材料表面改性方面显示出广阔的应用前景.在介绍DBD材料表面改性的机理、方法及影响因素的基础上,综述了DBD等离子体用于聚合物材料、纤维材料以及木材、玻璃等其他类型材料表面改性的国内外研究进展;分析了研究中存在的主要问题及相应的解决方法,以期为相关领域的研究提供参考.     

大气压射频单介质阻挡放电中放电通道收缩现象的研究

大气压射频辉光放电产生的等离子体具有温和的温度、较好的稳定性和较强的化学活性而广泛应用于工业生产、生物处理等领域。为提高工作效率、增加放电均匀性,应避免产生放电收缩现象。为此,设计了一个带水冷铜电极的射频单介质阻挡放电系统,在大气压下研究氮气和氩气放电收缩形成的机制。纳秒级ICCD相机拍摄的放电图像揭示出在大气压下氮气和氩气放电中明显存在放电通道收缩现象,在放电周期内放电通道形状保持不变,但在不同位置的发光强度随射频电源的频率作周期性变化。通过分析放电图像的三维时空分辨图和二维时间分辨图,发现上下电极表面附近的发光强度在一个射频周期内交替出现一个峰,但峰出现时间上为非对称。这不同于射频裸电极放电,也不同于射频双介质阻挡放电。分析认为发光强度峰在一个射频周期内交替出现的时间非对称性是由于非对称电极表面电荷积累和二次电子发射差异造成。