射频感应耦合化学气相沉积类金刚石薄膜的摩擦性能研究

采用射频感应耦合离子源（ICP）在硅基底上沉积了DLC薄膜,通过原子力显微镜（AFM）和拉曼光谱对DLC薄膜的表面形貌及结构进行了分析表征,用UTM-2摩擦磨损试验仪对薄膜的摩擦学性能进行了测试。结果表明,利用该方法沉积制备的DLC薄膜具有良好的减摩抗磨性能。     

类金刚石薄膜在人工关节摩擦副表面改性进展

类金刚石（DLC）薄膜由于其优异的减摩耐磨性以及良好的生物相容性被引入到人工关节材质中。该文综述了DLC薄膜在人工关节摩擦副表面改性的研究现状,包括DLC薄膜的分类和制备方法。尽管该薄膜已被研究数十年,但在人体复杂的生理力学环境中高负荷摩擦腐蚀等综合作用下,仍存在高内应力导致结合力不足,从而限制其在人工关节领域的应用。该文介绍了降低DLC薄膜内应力提高膜基结合力的方法和DLC薄膜生物相容性的研究进展。最后,对不同DLC薄膜人工关节摩擦副的研究进展进行了阐述。根据该综述,提出厚的无氢DLC涂层（高sp3含量）,且在两个滑动表面上均有DLC薄膜的人工关节副具有优异的耐磨性,对于承重植入体应用至关重要。     

类金刚石薄膜在人工关节摩擦副表面改性进展

类金刚石(DLC)薄膜由于其优异的减摩耐磨性以及良好的生物相容性被引入到人工关节材质中。该文综述了DLC薄膜在人工关节摩擦副表面改性的研究现状,包括DLC薄膜的分类、制备方法及内应力。介绍了提高DLC膜基结合力的方法及DLC薄膜生物相容性的研究进展。接着,对不同DLC薄膜人工关节摩擦副的研究成果进行了阐述。最后,针对DLC薄膜存在的问题提出了今后DLC薄膜人造关节的研究方向。     

DLC层厚度对CNx/DLC多层膜结构及摩擦学性能的影响

采用直流磁控溅射法在硅基底上交替沉积类金刚石碳(DLC)和氮化碳(CNx)薄膜,制备了不同DLC层厚度的CNx/DLC纳米多层膜。使用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、X射线光电子谱、Raman光谱等测试手段表征了薄膜的微观组织形貌、化学成分和原子价键结构等。采用原位纳米压入技术、涂层附着力划痕仪、球盘式摩擦磨损试验机对薄膜的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:所制备的CNx/DLC多层膜均为微晶或非晶结构,组织致密。随着DLC层厚度的减小,多层膜内sp3杂化键的含量先升高后下降,压应力由135 MPa增至538 MPa,结合力先上升后降低,而磨损率则呈相反变化趋势。多层膜在大气和真空中的摩擦因数约为0.17和0.15,DLC层厚度的影响很小。DLC层厚度为4.5 nm的多层膜的性能最佳,硬度可达44.1 GPa,最低磨损率为3.2×10-18m3/(N·m)。     

类金刚石薄膜对Low-E膜系的保护作用分析

采用射频等离子体增强化学气相沉积法(RF-PECVD),在Low-E玻璃表面沉积类金刚石(DLC)薄膜作为保护层,通过耐洗刷试验和耐酸腐蚀试验研究了DLC薄膜对Low-E膜系的保护作用;同时对镀DLC薄膜的Low-E玻璃进行热处理,研究热处理后Low-E玻璃膜层结构、低辐射性能和光学性能的变化;然后通过摩擦磨损实验对镀DLC膜提高Low-E玻璃耐洗刷的原因进行分析。结果表明:DLC膜能够有效提高Low-E玻璃耐洗刷性和耐酸腐蚀性;并且DLC膜可以通过热处理去除,且热处理后的Low-E低辐射性能和光学性能未受到影响;一定厚度DLC膜能够有效降低Low-E玻璃摩擦系数,是提高Low-E玻璃耐磨性的主要原因。     

综述金属掺杂对类金刚石薄膜结构和性能的影响

类金刚石(DLC)薄膜具有优异的力学性能和摩擦学性能,但薄膜内部有很高的残余应力,与基体结合强度较低,这大大的限制了DLC薄膜的厚度与应用范围。通过金属掺杂可有效调控DLC薄膜的力学、摩擦学、生物学等方面的性能。根据金属元素在非晶碳基质中的存在形式,将金属掺杂类金刚石薄膜(Me-DLC)分为两类:弱碳金属掺杂类金刚石薄膜(如Al-DLC和Ag-DLC)和亲碳金属掺杂类金刚石薄膜(如Ti-DLC和Cr-DLC)。根据目前已有的研究,对这两类Me-DLC的结构和性能进行了归纳及分析。     

液相法沉积DLC的表征及交流阻抗谱

分别以乙醇和甲醇为电解液,采用电化学沉积法,在Si(100)表面得到碳薄膜。通过拉曼光谱和傅立叶变换红外光谱分析,证实所制备的薄膜具有类金刚石(DLC)结构特征。利用扫描电子显微镜对不同工艺制备的薄膜进行了表面形貌分析,并研究了样品在0.5mol/LH2SO4溶液中的电化学交流阻抗谱。结果表明,与在乙醇体系中制得的DLC膜相比,在甲醇体系中制得的DLC膜具有更好的表面形貌和更好的抗腐蚀能力。     

半水磷石膏固化原状磷石膏制备胶凝材料及性能研究

以原状磷石膏（RPG）为基材,通过单因素实验研究了原状磷石膏（RPG）与β-半水磷石膏（HPG）相对掺量以及生石灰、水泥、硅灰3种掺合料对磷石膏基复合胶凝材料（PGBM）抗压强度、抗折强度及软化系数的影响规律以及作用机理。结果表明：HPG、生石灰、水泥、硅灰相对掺量的增加均能有效提高PGBM的强度及软化系数,其中硅灰的作用最为明显。但是,当生石灰和水泥的掺量（以质量分数计）分别大于4%和6%时,对PGBM耐水性能的改善不明显。当RPG与HPG相对掺量（质量分数比）为7∶3,生石灰、水泥、硅灰掺量（以质量分数计）分别为4%、12%、5%时,试件28 d抗压强度和软化系数分别可以达到26.29 MPa和0.79。微观分析表明：各掺合料主要通过水化产物填充率影响RPG颗粒之间的接触强度,进而对PGBM的强度和耐水性产生影响。     

电化学沉积石墨烯/DLC复合薄膜的腐蚀性能研究

阐述了液相电化学沉积法制备类金刚石碳基(DLC)复合薄膜,以无水甲醇为碳源,自制的石墨烯为掺杂剂,在单晶硅基底上电化学沉积制备得到RGO/DLC复合薄膜,利用TEM、AFM、Raman、XPS等表征手段对复合薄膜的表面形貌及微观结构进行了研究,发现石墨烯在DLC复合薄膜中均匀分散,掺杂结果表明所得薄膜主要成分为C、O;电化学腐蚀测试结果表明所得薄膜在Na Cl溶液中具有较好的抗腐蚀性能。     

压痕法和十字交叉法评价类金刚石硬质涂层的界面结合强度

涂层与基体界面结合强度是硬质涂层材料一个关键的性能指标。应用压痕法和十字交叉法测试了硅基/类金刚石(diamond-like carbon,DLC)涂层的界面结合强度。结果表明:利用Vickers压痕法和Hertz压痕法测量所得硅基/DLC涂层的临界载荷分别为0.981N和300N。用Vickers压痕法测量时,载荷达到临界载荷后涂层将产生环状开裂,当载荷进一步增大时,还会产生径向裂纹;对于Hertz压痕法,载荷从300N增加到800N时,涂层环状裂纹从1个增加到4个。通过采用十字交叉法测量得到硅基/DLC涂层界面拉伸强度和剪切强度分别为(8.9±2.7)MPa和(20.1±2.6)MPa,表明该涂层抗剪切性能良好,拉伸分离后界面比剪切分离后界面的均匀性更好。压痕法和十字交叉法评价硬质涂层的界面强度简单易行,结果准确,具有广泛的应用前景。     

碳纳米管分散强化PVDF复合薄膜导热性能探究

采用多巴胺（DA）和3?氨基丙基?三甲氧基硅烷（APTMS）对碳纳米管（CNTs）进行DA辅助共修饰,并用溶剂浇铸法制备具有优异热性能和力学性能的聚偏氟乙烯（PVDF）复合薄膜;采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、差示扫描量热仪（DSC）、X射线光电子能谱仪（XPS）、热常数分析仪和电子单纱强力仪等对材料的微观形貌、结晶度、导热性能和力学性能进行了表征。结果表明,经DA和APTMS共修饰后的PDA?CNTs?NH₂具有良好的分散性能;PDA?CNTs?NH₂的加入,有利于改善PVDF复合薄膜的热稳定性;与纯PVDF薄膜和PVDF/CNTs复合薄膜相比,PVDF/PDA?CNTs?NH₂复合薄膜的导热性能和力学性能显著增强,在8 %（质量分数,下同） PDA?CNTs?NH₂的填料负载下,其热导率达到0.337 9 W/（m·K）,是纯PVDF薄膜的1.78倍,其拉伸强度为52.67 MPa,是纯PVDF复合薄膜的1.36倍。     

TiO2-H4SiW12O40多层膜对废水中甲基橙和Cr（VI）的同时协同去除

利用静电相互作用,TiO2纳米粒子和H4SiW12O40(SiW12)聚阴离子被成功地固定在了平板基底上。采用原子力显微镜(AFM)对多层膜进行了表征,并研究了多层膜对溶液中甲基橙和Cr(VI)的去除效果。光催化结果表明,由于TiO2-SiW12和MO-Cr(VI)间双协同作用的存在,混合溶液中甲基橙的氧化和Cr(VI)的还原均得到显著提高。把催化剂固定在载玻片上解决了催化剂的回收难题,避免二次污染。     

乳液法合成纳米SiO_2/聚丙烯酸酯复合材料及其性能研究

以甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸丁酯(BA)和由四甲氧基硅烷(TMOS)制备的硅溶胶为原料,通过乳液聚合制备了纳米SiO2/聚丙烯酸酯乳液,然后通过溶剂挥发法制得复合材料膜。通过红外光谱(FTIR)、透射电子显微镜(TEM)、力学性能测试和热分析(TG)等手段,对乳液形貌、复合膜材料的组成、力学性能、疏水性能和热性能等方面进行研究。结果表明:纳米SiO2同时起到的增塑和增强作用,对复合物成型后的机械性能和吸水性能有复杂的影响;随着纳米SiO2的加入,复合材料的热稳定性增加。     

TiO_2/MPMS-SSO光学保护膜的制备与性能研究

以正硅酸乙酯、钛酸丁酯、甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷（MPMS-SSO）、γ-环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过溶胶-凝胶法制备了Si-Ti杂化涂料、甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷（MPMS-SSO）涂料、甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷与钛酸丁酯杂化的MPMS-SSO-Ti涂料,并在PMMA上成膜。用FT-IR、UV-VIS、动态摩擦减重测试和TG/DSC等对薄膜的结构、透光率、机械性能和热性能进行表征,并分析了Si-Ti、MPMS-SSO和MPMS-SSO-Ti 3种涂料对PMMA膜的影响。结果表明：Si-Ti、MPMS-SSO、MPMS-SSO-Ti光学保护膜在保持PMMA基片透光率基本不变的同时,有效地提高了耐磨性;MPMS-SSO薄膜的耐磨效果最好,MPMS-SSO膜次之,Si-Ti膜最次。从表面应力、预滑动摩擦力和动摩擦力3个方面分析有机无机杂化膜耐磨性能,能够有效解释涂覆Si-Ti、MPMS-SSO、MPMS-SSO-Ti涂料耐磨性依次提高的事实。Si-Ti、MPMS-SSO、MPMS-SSO-Ti薄膜热稳定性良好,其中MPMS-SSO-Ti薄膜耐热性最好。分析表明,微观上具有规整网络结构的倍半硅氧烷与TiO2杂化对提高薄膜的耐磨性能和热稳定性起着重要作用。     

二氧化硅无机薄膜的制备及性能研究

采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯为原料,不同浓度氨水溶液做催化剂制备了SiO2薄膜,用可见分光光度计,综合热分析仪、X射线粉末衍射等分析手段对薄膜进行表征。研究发现,随氨水浓度的提高,所制备的SiO2薄膜的透光率提高,薄膜与基底的附着力也相应提高。XRD分析结果表明二氧化硅薄膜具有非晶态的无序结构。     

钼砷酸／喹啉／聚合物膜的制备及光致变色性研究

将Dawson结构的18-钼砷酸（As2Mo18）与喹啉形成的电荷转移盐分别与聚乙烯醇（PVA）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）进行薄膜组装,得到具有可逆光致变色性的H6As2Mo18O62·9C9H7N·1．5C2H6O／PVA和H6As2Mo18O62＋9C9H7N·1．5C2H6O／PVP杂化薄膜,通过热重、IR、紫外-可见吸收光谱、循环伏安对杂化薄膜进行了表征,并对其光致变色性进行了研究。结果表明,光照后杂多酸与聚合物之间发生了电荷转移,杂多阴离子中的Mo^Ⅵ被还原为Mo^Ⅴ,同时聚合物被氧化。     

氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯涂料性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）、丙烯酸（AA）、甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）和丙烯酸丁酯（BA）为原料,采用溶液聚合法合成了一系列氟含量不同的水性羟基丙烯酸树脂。将含氟水性羟基丙烯酸树脂、亲水性异氰酸酯固化剂和助剂混合制备氟改性双组分水性丙烯酸聚氨酯（2K—WPU）涂料。利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对其结构进行了表征,并对涂料的接触角、吸水率和清漆性能分别进行了测试。结果表明,该水性树脂粒径在28．2～68．1nm之间,粒径分布均匀。当水性羟基丙烯酸树脂组成中DFMA质量分数从0增加至20％时,所制备氟改性2K-WPu涂料的水接触角从70．3。增大到97．6。,吸水率从11．4％降低至6．31％,涂膜的耐水性显著提高。清漆性能测试表明,所制氟改性2K．WPu的各项性能优异。     

蒙脱石有机化对PVA/蒙脱石复合薄膜的性能影响

以精制钠基蒙脱石(Na-MMT)、有机化蒙脱石(OMMT)和聚乙烯醇(PVA)为原料,通过水溶液插层-流延成膜法制备纳米复合薄膜。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和热重分析(TGA)对复合材料的结构和性能进行表征,重点探讨蒙脱石有机化对PVA/MMT复合薄膜性能的影响。结果表明Na-MMT和OMMT纳米颗粒在PVA基体中均得到了良好分散;有机改性剂的存在促使PVA/MMT复合薄膜的MMT片层间距扩撑更大,但由于其与PVA相容性较差,导致有效插入MMT片层间的PVA分子较少,PVA/MMT复合薄膜的热稳定性改善效果不明显。     

[BN/CoPt]n/Ag薄膜的结构与磁性

采用磁控溅射方法在玻璃基片上制备了[BN/CoPt]n/Ag薄膜,并在600℃退火30min。结果表明,周期数（n）和Ag底层厚度（x）对CoPt薄膜结构和磁性有着重要的影响,周期数适当时（n=5）有利于易磁化轴（c轴）垂直于膜面取向,从而具有高的垂直磁各向异性;Ag底层可以诱导L10-CoPt相的形成并使c轴垂直择优取向,且Ag适量时（x=10nm）其诱导效应最强。     

水热电耦合法制备BaZrO_3薄膜

本研究采用水热电耦合方法合成了BaZrO3薄膜。首先通过阴极放电等离子体(HCD-IP)在Si基片上沉积氮化锆(ZrN)薄膜,接着将包覆ZrN的Si基片侵入到水热电耦合装置中,其混合溶液为Ba(CH3COO)2和NaOH,在90℃的温度下工作1～15h。结果表明,在ZrN/Si基片上成功合成了立方BaZrO3薄膜。BaZrO3薄膜在ZrN上的生长速率比在块体Zr上的生长速率快,BaZrO3薄膜展示出纳米层结构,其厚度在15h后可达到2μm。本文讨论了溶液的反应温度和反应时间对薄膜形貌和厚度的影响。