磁控溅射沉积TiB_2/DLC纳米多层膜的结构及其机械性能研究

采用非平衡磁控溅射系统在P(100)硅片和304不锈钢基底上制备TiB_2/DLC纳米多层膜。利用FESEM、TEM、XRD和AFM观察多层膜的微观结构和表面形貌;利用纳米压痕仪、维氏硬度计和CSM球-盘摩擦磨损试验机考察TiB_2靶电流对多层膜的机械性能和摩擦学性能的影响。结果表明:TiB_2/DLC多层膜具有良好的多层调制结构,多层膜沿TiB_2(101)晶向择优生长;多层膜的表面粗糙度随着TiB_2靶电流增加而增加;多层膜中的大量异质界面能显著提高薄膜的硬度及韧性,而且当TiB_2靶电流为2.0 A时,多层膜的硬度约为单层DLC薄膜的两倍;多层膜中具有硬质TiB_2层和软质DLC层的交替结构,在摩擦过程中,硬层TiB_2起到良好的承载作用,软层DLC起到良好的润滑作用,使多层膜具有比单层DLC薄膜更低的摩擦因数。     

金属基复合透明导电多层膜的研究进展

简要分析了金属基复合透明导电多层膜的发展及应用现状，对其原理、结构设计、稳定性等方面的研究概况及其存在的问题进行了讨论。阐述了金属基复合透明导电多层膜的发展趋势。     

自支撑Cu/Zr纳米多层膜的制备研究

自支撑纳米多层膜可用作轻型反射镜面材料,自支撑薄膜的制备技术是目前应用中存在的主要问题之一。利用磁控溅射方法在抛光石英玻璃基片上复制了直径70mm厚约100μm自支撑Cu/Zr纳米多层膜,使用显微硬度计、表面轮廓仪分析了自支撑薄膜的力学性能和表面粗糙度。研究结果表明:自支撑Cu/Zr纳米多层膜面密度0.5kg/m2,显微硬度5.7GPa,屈服强度1562MPa,复制面表面粗糙度1.33~1.93nm。复制的自支撑薄膜具有优异的力学及表面性能。     

AlN/w-BN纳米多层膜的制备及其显微结构

用射频磁控溅射法在硅基片上制备了AIN、BN单层膜及AIN/BN纳米多层膜,采用X射线衍射仪、傅立叶变换红外光谱仪、小角度X射线反射仪、高分辨率透射电子显微镜和原子力显微镜等对其进行了表征.结果表明:AIN/BN多层膜具有(103)择优取向,并且当AIN层厚固定时,随着BN层厚的增加,(103)择优取向得到强化;AIN单层膜及AIN/BN纳米多层膜均呈岛状生长,多层膜界面粗糙度及表面粗糙度均随着BN层厚的增加而减小;多层膜中BN的结构与BN的层厚有关,当AIN层厚保持在4.0 nm且BN层厚为0.32～0.55 nm时,可获得晶态w-BN,当BN层厚增至0.74 nm时,BN呈非晶态.     

刀具表面超晶格TiN/AlN纳米多层膜的制备和研究

采用脉冲多弧离子镀技术制备TiN/AlN纳米多层膜,随着调制周期的减小,稳定态六方AlN相逐渐转变成亚稳态立方AlN相,形成以TiN/AlN超晶格结构为主的超硬薄膜。与标准图谱的对比可知,TiN/AlN超晶格是AlN在模板立方TiN材料的影响下,在TiN层上以亚稳态相立方结构外延生长所形成。试验表明TiN/AlN薄膜具有良好的耐腐蚀性能以及使用寿命。     

FeS/MoS_2固体润滑纳米多层膜的成膜机理与摩擦学性能

(项目资助号:50575225)1项目负责人及所在单位:王海斗,中国人民解放军装甲兵工程学院2起止年限:2006年1月～2008年12月3项目简介通过磁控溅射Fe/Mo纳米多层膜与低温离子渗硫复合处理技术,制备了一种新型固体润滑薄膜,即由     

刀具表面超晶格TiN／AIN纳米多层膜的制备和研究

采用脉冲多弧离子镀技术制备TiN／AIN纳米多层膜，随着调制周期的减小，稳定态六方AIN相逐渐转变成亚稳态立方AIN相，形成以TiN／AIN超晶格结构为主的超硬薄膜。与标准图谱的对比可知，TiN／AIN超晶格是AIN在模板立方TiN材料的影响下，在TiN层上以亚稳态相立方结构外延生长所形成。试验表明TiN／AIN薄膜具有良好的耐腐蚀性能以及使用寿命。     

最小膜层厚度对X射线非周期多层膜光学性能的影响

选用能制备小周期的钨/硅(W/S i)作为膜层材料对,着重研究最小膜层厚度对X射线非周期多层膜光学性能的影响。基于矩阵法计算多层膜反射率和单纯形数值优化方法,设计了入射光子能量为8.0keV,掠入射角的宽度分别为0.85°~1.10°,1.40°~1.70°的X射线超反射镜。结合实际实验制备技术,考虑了W/S i两种膜层材料的最小成膜厚度,确定了膜堆中最小膜层厚度为0.5nm~1.0nm。通过改变最小膜层厚度的值,优化设计了上述条件下的非周期多层膜并对其光学性能进行比较。结果表明:同一个工作波长下,随着多层膜工作角度(掠入射)的增加,膜堆中膜层的厚度减小,最小膜层厚度对其光学性能的影响增加,其光学性能变差。     

TiAlN膜层的研究进展

介绍了TiAlN基多层膜的发展及其它元素对薄膜性能的影响。其中薄膜多层化及添加其它元素都是获得具有优良的结合强度、硬度、耐磨性和高温抗氧化性能薄膜的重要手段 ,是今后TiAlN膜的重要发展方向     

基于电场驱动熔融沉积直写和微转印大面积透明电极制造

透明导电电极在触控屏、OLED、有机太阳能电池、电子纸、LCD、透明显示、透明电磁屏蔽等诸多光电子产品领域有着非常广泛的应用,然而,如何实现大面积银网格透明电极的低成本、批量化制造是学术界和产业界共同面临的一项挑战性难题和亟待突破的技术。结合电场驱动熔融沉积直写和液桥微转印技术,提出一种实现大面积透明电极低成本、批量化制造的新方法,通过试验揭示了主要工艺参数（打印床温度、功能材料表面张力、固化条件）对所制造透明电极分辨率和质量的影响及其规律,利用提出的方法并结合优化的工艺参数,实现了图案化面积20 mm×20 mm,线宽4 μm,周期200 μm,透光率88.15%、方阻约12 Ω/sq的纳米银网格透明电极的制造。结果表明,基于电场驱动熔融沉积直写和微转印的大面积透明电极制造方法具有成本低、精度高、一致性好、效率高的显著优势,为大面积透明电极规模化制造提供了一种具有工业化应用前景的全新解决方案。     

Tb2TiO5-Dy2TiO5中子吸收材料的显微组织及性能

以Tb₄O₇粉、Dy₂O₃粉和TiO₂粉为原料,采用高能球磨、冷等静压和高温烧结工艺制备了Tb₂TiO₅-30%(质量分数)Dy₂TiO₅中子吸收材料,研究不同球磨时间(0~48 h)下混合粉体的微观结构,不同烧结温度(1 200~1 400℃)与时间(1~96 h)下烧结块体材料的微观结构、热物理性能和耐腐蚀性能。结果表明:混合粉体的晶粒尺寸随球磨时间的延长而减小,球磨12 h后即可获得均匀混合的纳米晶粉体,纳米晶混合粉体在1 300℃烧结96 h获得了具有高致密度正交晶体结构Tb₂TiO₅-Dy₂TiO₅块体材料;该块体材料在500℃的热导率和热膨胀系数分别为2.2 W·m^-1·K^-1和5.8×10^-6 K^-1,在360℃/18.6 MPa去离子水中的腐蚀速率变化很小,平均腐蚀速率为0.18 mg·dm^-2·h^-1,该块体材料具有较高的热导率、较低的热膨胀系数以及较好的耐高温水腐蚀性能,是控制棒用中子吸收材料较优的候选材料。     

不同晶型MnO2超级电容器电极材料的电化学特性

用不同晶型的MnO2粉体制备了β-MnO2和γ-MnO2电极,用循环伏安和恒流充放电试验研究了上述两种电极的电化学特性。结果表明:β-MnO2和γ-MnO2电极都具有良好的电容性能,但后者具有更为良好的倍率放电性能,适合大电流充放电;在300mA.g-1的电流密度下,经5 000个循环充放电之后,β-MnO2电极已失效,而γ-MnO2电极的容量保持率还高达89.2%。     

ITO/Ag光子晶体薄膜的制备及性能

考虑材料的电磁屏蔽特性和可见光透过的矛盾,设计了以铝/氧化铟锡(Ag/ITO)为周期的光子晶体薄膜以实现电磁屏蔽和可见光透过的兼容。首先根据电磁屏蔽和可视的双重需求,优化了光子晶体的组份并对其性能进行了研究。接着采用磁控溅射方法制备了以Ag/ITO为周期的光子晶体薄膜,并对光子晶体薄膜的屏蔽和可见光透光率进行了测试和分析。实验结果表明:这种光子晶体薄膜在金属Ag总膜厚大于可见光趋肤深度而远小于微波波段趋肤深度时,在可见光波段的最高透光率高达55%,而在微波x频率段的屏蔽性能最高可达65dB。通过结构设计,使薄膜的可见光透光率曲线与人眼的敏感曲线相吻合。随着每个周期Ag膜层的厚度增加,方阻相应降低,微波屏蔽性能相应提高。随着周期数的增加,薄膜的可见光透光率没有相应降低、屏蔽性能没有相应提高。设计的光子晶体薄膜在30 MHz~18GHz较宽波段的屏蔽性能均大于40dB。这种设计方法为材料的电磁屏蔽和可见光透明兼容开辟了一条新的技术途径。     

Ti/Ag及Ag薄膜的应力状态及其对摩擦学性能的影响

制备了具有不同应力状态的Ti/Ag双层薄膜及Ag单层膜。考察了两类薄膜的内应力状态及其对薄膜摩擦学性能的影响。试验结果表明：薄膜的应力状态对其摩擦学性能可产生明显影响。Ti/Ag双层薄膜的应力变化及其对摩擦学性能的影响比单层膜更为复杂，可以通过控制Ti中间层的膜厚来得到有利于提高薄膜摩擦学性能的应力状态。     

薄膜型金属网栅的电磁屏蔽特性

为寻求准确评估薄膜型金属网栅电磁屏蔽效能的方法,探索了薄膜型金属网栅在某频段可达到的电磁屏蔽效能。首先,分析了金属网栅膜光电特性常用的计算公式,指出电特性公式中材料无限导电的假定条件与客观事实不符,故其无法准确预估薄膜型金属网栅的电磁屏蔽效能。然后,根据屏蔽效能受感应电压和电阻比控制的理论,借鉴连续导电膜用方块电阻计算屏蔽效能的方法,提出了预估薄膜型金属网栅屏蔽效能的方法并给出了具体步骤。最后,采用激光直写工艺流程制备了薄膜型金属网栅,验证了理论计算结果与实验检测结果的一致性。检测结果显示:薄膜型金属网栅试片在30~1 500MHz的屏蔽效能最高为30dB;用检测方块电阻并代入连续膜经验公式计算得到的屏蔽效能为31.2dB,用金属网栅膜常用公式计算得到的屏蔽效能为75dB。数据显示用金属网栅膜常用电特性公式无法准确评估薄膜型金属网栅的电磁屏蔽效能,而本文所提方法便捷、准确、可行。