利用甲烷/氢微波等离子体CVD工艺在纯钛基底上沉积纳米金刚石薄膜

与微米金刚石薄膜不同,纳米金刚石薄膜表面平滑。因此,在摩擦学应用领域中,纳米金刚石薄膜是最理想的。本研究利用CH4/H2微波等离子体CVD工艺在纯钛上沉积出纳米金刚石薄膜和微米金刚石薄膜。采用的沉积条件为:沉积温度约为1173K;沉积压力为8.0kPa;CH4浓度在0.5 m o l%和5 m o l%之间变化;沉积时间则从4h到12h不等。金刚石薄膜表面用扫描电镜(SEM)观察。在激光拉曼光谱中,微米金刚石薄膜在1332cm-1处有sp3键碳的锐峰。1140cm-1附近的光谱带与纳米金刚石薄膜的特征有关。并用X射线衍射对金刚石薄膜进行了分析。X射线衍射花样证实,纳米金刚石薄膜存在(111)面和(220)面。金刚石薄膜的表面粗糙度随着CH4浓度的增加而减小。但是,甲烷浓度在2 m o l%与5 m o l%之间变化时,金刚石薄膜的表面粗糙度接近50nm。据证实,CH4浓度在2 m o l%和5 m o l%之间,利用CH4/H2微波等离子体CVD工艺可以沉积出纳米金刚石薄膜。     

PET基纳米ZnO溅射成膜及其紫外线通透性能

在纺织材料表面附着ZnO能增加其防紫外线透过功能,利用RF磁控溅射法在PET非织造布表面沉积ZnO薄膜,并利用原子力显微镜(AFM)和能量弥散X射线法(EDX)对ZnO薄膜的表面形貌和结构进行表征和分析。结果表明:利用RF磁控溅射沉积的纳米ZnO薄膜其成膜方式是一种多层生长模式,薄膜颗粒中只含有Zn、O 2种元素;沉积的ZnO颗粒具备纳米级尺度,且颗粒分布均匀、膜层致密。利用紫外可见分光光度计测试表明,形成的ZnO薄膜对紫外线具有很好的吸收能力,对可见光的透过基本没有影响。     

非织造布表面沉积ZnO薄膜的AFM和透光性分析

运用射频磁控溅射在非织造布基材上生长ZnO纳米结构薄膜。用原子力显微镜(AFM)分析了射频磁控溅射工艺参数(功率、压力、时间)对ZnO透明薄膜微结构的影响,并用分光光度计分析了样品的透光率。结果表明:随着沉积时间的延长,非织造布表面ZnO纳米结构薄膜的致密性、均匀性越来越好;较高的溅射功率加速了晶粒生长,但不易太大;过大的工作气压使ZnO颗粒形状逐渐变差;经ZnO镀层处理的非织造布对紫外光的吸收能力随着镀膜厚度的增加逐渐增强。     

磁控溅射Ag/ZnO纳米薄膜涤纶织物的制备及其性能

为探讨织物结构对表面沉积纳米复合薄膜形貌及性能的影响,采用直流射频共溅法,以不同组织结构纯涤纶织物为基材,分别以金属银(Ag)与锌(Zn)为靶材,制备Ag/ZnO纳米薄膜。对表面沉积Ag/ZnO薄膜的涤纶织物的形貌结构,沉积颜色、防紫外线性能及电磁屏蔽性能进行表征。实验结果表明:非织造布表面薄膜颗粒分布较为均匀,机织布表面纳米颗粒最不平整,针织布表面纳米颗粒粒径较小,并存在部分团簇颗粒;试样表面Ag衍射峰较明显,但ZnO依然以非晶态形式存在;针织布表面沉积Ag/ZnO薄膜后,其明度最小,颜色较暗;以非织造布为基材的试样其防紫外线性能及电磁屏蔽效果最明显。     

丙纶表面沉积纳米薄膜的原子力显微镜分析

采用低温磁控溅射技术在丙纶(熔喷法非织造布)表面沉积铝、氧化锌和聚四氟乙烯纳米薄膜,用原子力显微镜观察纤维基材及三种纳米薄膜沉积在纤维表面的微观结构,为进一步对聚合物纤维材料磁控溅射功能化加工的工艺参数优化调整,以及对沉积材料在纤维表面的结合机理的研究提供理论依据。通过对原子力显微镜图像分析发现,丙纶(熔喷法非织造布)表面比较平滑,而丙纶长丝的表面则成一定的周期性条纹状结构;低温磁控溅射技术在丙纶(熔喷法非织造布)表面构建的功能性纳米薄膜随着沉积材料的不同,其在纤维表面的聚集形态不同。铝和氧化锌在纤维表面形成纳米颗粒状结构,而高分子材料聚四氟乙烯则形成纳米条带状形貌。分析和测量了金属颗粒和聚四氟乙烯条带的尺寸。     

ZnO／壳聚糖复合材料的制备与表征

通过在壳聚糖(CS)溶液里掺入乙酸锌制备了Zn~(2 )/CS复合膜,并采用化学溶液沉积法在Zn~(2 )/CS复合膜上生长了氧化锌(ZnO).通过FYIR,XRD,AFM和SEM表征对样品进行分析研究,结果表明,在化学溶液环境中,Zn~(2 )/CS复合膜的表面首先形成了一层ZnO纳米粒子膜,然后部分ZnO纳米粒子长大成长度为0.5～2μm的ZnO纳米棒,具有六角纤锌矿结构,但没有明显的择优取向.ZnO纳米棒和Zn~(2 )/CS复合膜的表面呈一定的角度.复合膜中Zn~(2 )的量越大,ZnO越容易生长在Zn~(2 )/CS复合膜上,Zn~(2 )/CS复合膜表面的ZnO纳米粒子和膜中的Zn~(2 )之间相互作用越强烈.     

沉积纳米TiO2织物的表征及其光学透射性能

在室温条件下采用直流磁控反应溅射方法,在涤纶纺粘非织造织物表面沉积纳米二氧化钛（TiO2）薄膜。采用原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）对不同溅射时间的薄膜表面形貌和化学结构进行表征,同时研究在不同溅射时间条件下制备的沉积纳米TiO2织物的光学透射性能。实验表明：在薄膜成膜生长过程中,薄膜表面化学结构变化不大,但薄膜生长速率和表面形貌出现了较为明显的阶段性变化,随溅射时间的增加,薄膜的连续性和致密性增加,沉积TiO2织物的抗紫外线透射能力加强。     

沉积纳米TiO2织物的表征及其光学透射性能

 在室温条件下采用直流磁控反应溅射方法,在涤纶纺粘非织造织物表面沉积纳米二氧化钛（TiO2）薄膜。采用原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）对不同溅射时间的薄膜表面形貌和化学结构进行表征,同时研究在不同溅射时间条件下制备的沉积纳米TiO2织物的光学透射性能。实验表明：在薄膜成膜生长过程中,薄膜表面化学结构变化不大,但薄膜生长速率和表面形貌出现了较为明显的阶段性变化,随溅射时间的增加,薄膜的连续性和致密性增加,沉积TiO2织物的抗紫外线透射能力加强。     

不同晶粒尺寸对CVD金刚石膜机械性能的影响

采用热丝辅助化学气相沉积（CVD）工艺制备出纳米、微米及细晶粒金刚石膜材料。观察了这三种金刚石膜的表面形貌并对上述金刚石膜的物理机械性能包括抗弯强度和耐磨性进行了实验性研究。结果表明,细晶粒结构的金刚石膜具有最高的抗弯强度．纳米结构的金刚石膜耐磨性最好。综合两个技术指标认为：细晶粒金刚石膜是三种晶粒结构中最佳的刀具制造材料。     

钴掺杂对氧化锌纳米阵列形貌的影响

以六水合硝酸锌、四水合醋酸钴和六次亚甲基四胺为原料,采用化学沉淀法在预涂有氧化锌晶种的玻璃衬底上制备了氧化锌纳米薄膜,研究了钴掺杂浓度对氧化锌薄膜形貌和结构的影响。结果表明,在没有钴掺杂的情况下,合成的氧化锌薄膜为高度有序的棒状阵列,氧化锌纳米棒为六方纤锌矿结构,并具有沿(002)晶面择优生长的特性。随着钴掺杂浓度的增加,氧化锌的结构没有发生变化,但形貌从棒状变成片状,形成了片状氧化锌薄膜。     

高温高压Fe-Ni-C-B系中含硼金刚石单晶合成机理研究（上）

采用现代材料分析测试方法,通过对高温高压Fe-Ni-C-B系合成出的含硼金刚石单晶及其金属包覆膜进行系统分析和表征,探寻含硼金刚石合成机理及生长机制。研究发现,添加在金属触媒中的硼以金属-碳-硼化合物的形式溶入金属包覆膜,作为含硼金刚石生长的直接碳/硼源,经金属中间相的催化,析出活性碳/硼原子（团）扩散至正在生长的金刚石单晶表面,促进金刚石的生长。而含硼金刚石则以一种层状生长的方式长大,这种层状生长的台阶来源前期以二维晶核为主,后期则以位错为主。活性碳/硼原子（团）扩散到达金刚石单晶表面,在生长台阶的前端被吸附,转变成为金刚石单晶的一部分。随着台阶的不断扩展,新的生长台阶在刚长成的晶面上继续形成,含硼金刚石单晶则以层状堆叠的方式完成长大过程。     

Ni-Cr合金保护气氛钎焊金刚石的分析

采用Ni-Cr合金在保护气氛炉中进行了钎焊单晶金刚石磨粒的试验,使用SEM对Ni-Cr合金钎焊金刚石的碳化物形貌和钎料组织进行了观察分析。结果表明：在保护气氛炉中,Ni-Cr合金可以实现金刚石的高强度连接,焊后金刚石棱角清晰、形貌完好,并在金刚石的表面生成排列较整齐的一层Cr3C2,Cr3C2的生长方向与金刚石的外露（111）和（100）晶面有一定的位向关系,在（111）晶面的碳化物形成了互成60°的关系,在（100）晶面的碳化物主要是互成90°和45°的关系。钎料组织主要是γ-Ni基体上分布有Cr7C3,其显微硬度最高达到900HV。     

纳米氧化锌表面改性及应用研究

讨论了纳米氧化锌的制备方法及影响因素。并比较了聚乙二醇PEG-400、不饱和脂肪酸Tween-60和低聚丙烯酸钠PAAS三种表面改性剂对氧化锌颗粒大小及表观形态的影响。试验表明，聚乙二醇能有效地降低颗粒尺寸，而采用Tween-60和PAAS能得到分散性良好的纳米氧化锌。改性后的纳米氧化锌的抗紫外和抗菌性都有明显提高。     

Investigation of thermal comfort properties of zinc oxide coated woven cotton fabric

In this paper, we investigated thermal comfort properties of twill weave cotton woven fabric coated zinc oxide layer in Roaches high temperature sample dyeing machine in gentle conditions. The effect of coated film structure on thermal comfort properties of the fabric was characterized using SEM observation, EDS analysis, and Permetest instruments. EDS analysis and SEM images of the ZnO coated twill weave cotton fabric proved that ZnO coating layer which has significant effects on thermal comfort properties was successfully synthesized on the fabric surface by covering the pores of the twill weave cotton fabric. Results showed that thermal resistance of ZnO coated fabric increased approx. 36–52%, while thermal conductivity is decreased approx. 27–34% and WVP is decreased approx. 22–28%. Further studies have started and in progress to evaluate wash fastness, wear performance, abrasion properties, and fabric handle properties.     

高温高压下Fe-Ni-C系合成金刚石单晶的机理研究（上）

从三个方面综合介绍了本课题组近几年来采用Fe-Ni-C系在高温高压下合成优质金刚石单晶的研究成果：1）采用单质金属铁、镍粉和石墨粉以及粉末冶金方法制备出新型铁基触媒,利用六面顶压机合成了高品位的金刚石单晶;2）采用现代分析测试方法对金刚石单晶外的金属包覆膜物相结构进行了系统表征和分析;3）基于固体与分子经验电子理论（EET理论）和托马斯-费米-狄拉克-程开甲理论（TFDC理论）对金刚石合成过程中相关物相（金刚石、石墨、Fe3C（（Fe,Ni）3C）和γ-（Fe,Ni）等）的价电子结构进行了计算和论证。实验分析与理论研究结果表明,单质金属粉辅以粉末冶金方法同样可以实现高品位金刚石单晶的合成;金属包覆膜中存在大量的Fe3C、（Fe,Ni）3C类型的金属碳化物和γ-（Fe,Ni）型金属中间相,且γ-（Fe,Ni）与金属碳化物的对应晶面之间存在相互平行的位向关系;金刚石与石墨主要晶面间的平均共价电子密度在一级近似条件下均不连续,而Fe3C与金刚石或Fe3C与γ-（Fe,Ni）之间存在界面电子密度连续性,因此证明Fe3C/金刚石界面能够满足金刚石生长的边界条件。研究结果表明,金刚石单晶生长的碳源并非直接来源于石墨,而来源于在金属中间相的催化作用下,由金属碳化物过渡相中脱溶出的、具有类SP3杂化态的C-C原子团,因此从实验和理论上进一步支持了金刚石合成的＂溶剂-催化＂理论。     

Rapid surface functionalization of cotton fabrics by modified hydrothermal synthesis of ZnO

This study examined a simple and rapid hydrothermal approach for zinc oxide (ZnO) functional fabrics. ZnO-coated cotton fabrics were achieved by this hydrothermal. The surface morphology, crystalline structure, surface chemistry of the uncoated and coated cotton fabrics were investigated by scanning electron microscope, X-ray diffractometer, Energy dispersive X-ray spectroscopy and Fourier transform Infra red spectroscopy, respectively. Ultraviolet properties and washing fastness of treated cotton fabric were also measured. The results indicated that the sizes of 100–500 nm spherical ZnO nanoparticles were successfully deposited on cotton fiber surface. These spherical ZnO nanoparticles were uncompleted crystal structure. Chemical bond between ZnO nanoparticles and cotton fiber was also observed. ZnO-coated cotton fabrics exhibited better ultraviolet-resistant properties than that of uncoated cotton fabrics. Washing resulted in a dramatic decrease in the UPF of ZnO-coated fabrics, but the UPF of coated fabrics was still up to 30.1 after 90 min of washing. All results suggest that this method had good potential in preparing ZnO functional textiles.     

Material-binding peptide application--ZnO crystal structure control by means of a ZnO-binding peptide

Recently, a zinc oxide (ZnO)-binding peptide (ZnOBP) has been identified and has been used to assist the synthesis of unique crystalline ZnO particles. We analyzed the influence of ZnOBP on the crystal growth of ZnO structures formed from zinc hydroxide. The addition of ZnOBP in the hydrothermal synthesis of ZnO suppressed [0001] crystal growth in the ZnO particles, indicating that the specificity of the material-binding peptide for specific inorganic crystal faces controlled the crystal growth. Furthermore, the dipeptides with a partial sequence of ZnO-binding "hot spot" in ZnOBP were used to synthesize ZnO particles, and we found that the presence of these dipeptides more strictly suppressed (0001) growth in ZnO crystals than did the complete ZnOBP sequence. These results demonstrate the applicability of dipeptides selected from material-binding peptides to control inorganic crystal growth.