车载主动式红外夜视系统中带通滤光膜工艺研究

在车载主动式红外夜视系统中, 为满足光学系统对滤光膜的要求, 提出一种800~1000 nm带通滤光膜, 以实现夜间大视觉范围、降低背景中杂散光干扰以及提高成像质量的要求。针对车载主动式红外夜视系统中带通滤光膜的参数要求, 以薄膜材料应用技术为基础, 优化、设计带通滤光膜系结构。采用OTFC-1300镀膜机制备薄膜, 建立评价函数, 通过牛顿迭代法优化薄膜结构, 调节敏感膜层厚度, 优化工艺, 解决了实际镀制的薄膜通带中心区域透过率低, 以及光谱曲线边缘起伏震荡大的问题, 最终制作了光学性能好的滤光膜。测试表明:在800~1000 nm波段平均透过率大于99%, 在380~780 nm波段平均透过率小于3%, 在1064~1270 nm波段平均透过率小于2%, 该滤光膜可以满足车载主动式红外夜视系统环境使用要求。     

(Ti,Ta)N三元薄膜的制备和表征

在用真空阴极弧制备TiN和TaN两种薄膜的基础上,采用两个独立的金属弧源同时放电的方法成功制备出(Ti,Ta) N三元薄膜。通过X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜对TiN、TaN和(Ti,Ta) N薄膜的微结构、化学组分、表面形貌进行了比较分析,发现制备的(Ti,Ta) N三元薄膜是以立方结构为主的固溶体相构成,另外还存在单斜结构的Ta₃N₅相。与两种二元薄膜相比,其XRD图谱的衍射峰显著变宽,择优取向(200)的择优程度进一步加强。三元薄膜表面的Ti:Ta:N比为0.46:0.34:1,晶粒大小为纳米尺度。     

微结构薄膜望远镜研究进展分析

微结构薄膜望远镜通过表面微纳结构调制光波相位和传播方向,具有轻量化、公差容限大、易于折叠展开的特点,因此成为大口径轻量化空间光学成像技术中的颠覆性技术。本文通过对国内外微纳薄膜望远镜研究进展的调研和分析,概括了薄膜望远镜研制的关键技术和主要技术途径,重点分析了薄膜材料制备、微结构类型研究、系统光学设计理论等内容。微纳薄膜望远镜研制涉及材料、空间环境工程、微纳加工工艺、精密机械和二元光学等众多交叉学科,随着工程化程度要求的提高,会出现新的技术问题,而随着问题的解决很可能获得具有影响力的科技成果。

     

飞秒激光直写铜微电极研究

随着柔性电子产品对高效热管理的需求不断增长,近年来制备高导电性柔性薄膜越来越受到人们的广泛关注. 以聚酰亚胺(PI)为基底,采用激光直写技术制备铜(Cu)和铜-银(Cu-Ag)薄膜,并对制备的Cu-Ag薄膜进行了物相分析和结构表征. 结果表明,铜纳米颗粒和银纳米线在激光辐照的作用下表面局部熔化,进而烧结;通过比较直写制备的铜薄膜和Cu-Ag薄膜在不同温度下7 天内电阻的变化,得出银的引入提高了复合材料整体的抗氧化性;对Cu/PI和Cu-Ag/PI两种复合材料的热扩散系数和热导率进行测试,得出银的引入提高了复合薄膜的热导率,Cu-Ag/PI薄膜表现出比Cu/PI薄膜更好的热性能. 为制备具有良好热稳定性的Cu /PI和Cu-Ag /PI复合材料提供了一种快速简便、经济节约的方法.

     

锶离子掺杂对NiO薄膜离子传输和电致变色性能的改善作用

电致变色材料在智能显示和军事伪装等领域具有非常重要的应用前景。为了改善NiO薄膜在碱性电解液中变色响应时间长,循环稳定性差的问题,本文采用水热法制备了锶离子掺杂纳米片状NiO电致变色薄膜,离子掺杂引起的晶格畸变与微纳结构的协同作用,使NiO薄膜展现出了优异的电致变色性能。锶离子掺杂一方面改善了NiO薄膜的电化学特性,从而缩短了电致变色响应时间(着色时间约为4.5 s,褪色时间约为2.7 s),提高了着色效率(CE, 85.2 cm₂^C_-1⁾。另一方面为NiO晶体结构提供了支撑,增强了电致变色过程中晶体结构的稳定性,从而显著提升了薄膜的循环稳定性(循环次数超过了10000次)。本文的研究结果对促进电致变色材料的工程化应用具有一定的借鉴和指导意义。     

氮气流量对VNbMoTaWNx薄膜作为PEMFC不锈钢双极板改性层性能的影响

目的 降低SS316L表面的接触电阻,提高耐腐蚀性能。方法 采用非平衡场磁控溅射离子镀技术在SS316L不锈钢表面制备VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWNx薄膜。使用场发射扫描电镜、XRD衍射仪、XPS光电子能谱仪、电化学工作站、接触电阻测试装置,研究了改性涂层的组成和结构对接触电阻和耐腐蚀性能的影响。结果 扫描电子显微镜结果表明,所有薄膜表面致密且连续、与基体结合良好。随着氮气流量的增加,氮化物相逐渐增多、柱状晶结构减少、薄膜更加致密紧凑。XRD结果表明,未通氮气的高熵合金薄膜具有高熵合金体心立方结构,并沿(110)晶面方向生长。随着氮气流量的增加,氮化物相逐渐增多,薄膜晶体结构开始从体心立方结构转变为面心立方结构。结合XPS分析结果可知,VNbMoTaWNx薄膜表面主要由金属氮化物和少量高熵合金BCC相组成,并且随着氮气流量的增加,金属氮化物相逐渐增多。与单层VNbMoTaW薄膜相比,VNbMoTaWNx薄膜具有更好的耐腐蚀性和导电性能。氮流量为12 mL/min的高熵合金氮化物薄膜具有最优异的综合性能。表面改性后的薄膜接触电阻大幅度降低,在1.4 MPa的压力下,与碳纸的接触电阻仅为12.2 mΩ.cm²,接近美国能源部(DOE)的技术目标。由动电位极化曲线测得VNbMoTaWNx-12 mL/min在模拟PEMFC阴极环境下的腐蚀电流密度为0.040 μA/cm²,与SS316L基体相比,薄膜的耐腐蚀性得到了很大提升。在0.6 V恒电位模拟阴极环境下,VNbMoTaWNx-12 mL/min的电流密度稳定在1.01 μA/cm²,接近美国能源部1 μA/cm²的目标。结论 VNbMoTaW和不同氮气流量的VNbMoTaWNx薄膜能显著提高SS316L基体的耐腐蚀性和导电性能。     

异质a-C:H/a-C:H:F配副的摩擦学行为研究

目的 研究F元素掺杂非晶碳基薄膜与a-C:H薄膜摩擦配副的摩擦学行为机制。方法 利用PECVD法在Si基底上制备a-C:H:F薄膜,与直径为6.0 mm的a-C:H薄膜摩擦对偶球组成摩擦配副体系,使用往复模式的CSM TRB 3摩擦机研究a-C:H:F薄膜的摩擦学特性,频率为5 Hz,滑动总次数为9 000,外加载荷分别为2、4、6、8、10N。通过纳米硬度、X射线光电子能谱、傅里叶红外光谱、激光共聚焦拉曼光谱、场发射扫描电镜及CSM摩擦试验机等,分别评价a-C:H:F薄膜的结构、表面形貌、力学性能、摩擦学性能等。结果 在干摩擦环境下,随着载荷的增加,a-C:H:F薄膜的摩擦因数逐渐降低,平稳后摩擦因数低至0.018。通过掺杂F元素,一方面促进了薄膜的sp²-C杂化,另一方面增大了薄膜的无序度。F元素具有钝化薄膜表面和静电排斥的作用,使得a-C:H:F薄膜具有较低的摩擦因数和磨损率。结论 采用PECVD方法制备的a-C:H:F薄膜具有更好的减摩降损能力。     

钽掺杂对多层Ta-DLC薄膜摩擦及腐蚀行为的影响

目的 解决316L不锈钢在苛刻海洋环境中易磨损、易腐蚀的问题。方法 采用中频磁控溅射技术在316L不锈钢上沉积了Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜。通过扫描电子显微镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射、纳米压痕、往复摩擦磨损试验和电化学测试等手段,重点研究了DLC膜层中Ta元素掺杂含量对薄膜结构、组成成分、力学性能、摩擦学性能和耐腐蚀性能的影响规律。结果 随着Ta元素含量(原子数分数)从2.04%增到4.16%,薄膜中的sp³键含量呈现先升高后降低的趋势,当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜中sp³键含量最高,且薄膜的硬度及弹性模量达到最大,分别为7.01 GPa和157.87 GPa。随着Ta元素含量的增加,薄膜的平均摩擦因数逐渐减小,在4.16%(原子数分数)时达到最小0.21。Ta元素含量对薄膜的结合力影响较小,且所有薄膜结合力总体在10 N左右。当Ta原子数分数为3.60%时,薄膜的腐蚀电流密度及钝化电流密度最小,分别为0.006 μA/cm²和0.63 μA/cm²,比其他薄膜的低1~2个数量级,并且薄膜电阻及电荷转移电阻最大,展现出最为优异的耐腐蚀性能。结论 Ta元素的掺杂提高了薄膜的耐摩擦性能,且适当的Ta元素掺杂能够提高Ta/TaN/TaCN/Ta-DLC薄膜的耐磨耐蚀性能。     

脱脂棉纳米微晶纤维素的制备及其作为海藻酸盐-淀粉复合薄膜增强剂的应用

探究了纳米微晶纤维素对海藻酸盐-淀粉复合薄膜的增强效果。以脱脂棉为原料,采用化学预处理结合超声破碎法制备纳米微晶纤维素（NCC）;以马铃薯淀粉与海藻酸钠为成膜基材,以甘油为增塑剂,将NCC作为增强组分,通过流延法制备复合薄膜。微观形貌观察表明,脱脂棉NCC呈棒状,直径30 nm左右,长径比约为8;对复合膜的机械性能、阻隔性能、光学性能、水溶性、热稳定性和红外光谱检测表明,当NCC的添加量为5%（w/w）时,可以有效提高复合膜的拉伸强度、水溶时间和热稳定性,降低复合膜的透湿系数,而对复合膜的透光性影响不大。      

基于生鲜肉品和果蔬保鲜的生物可降解薄膜的研究进展

生鲜肉品和果蔬具有新鲜和营养价值高的双重特色,同时生物可降解材料的包装保鲜具有突出的保鲜效果和环保意义,应用可降解材料包装保鲜生鲜肉品和果蔬具有优越的经济效益和生态效益。因此,本文针对生鲜肉品和果蔬的品质变化特点,列举了生物可降解薄膜保鲜技术在生鲜肉品和果蔬保鲜中的诸多应用与进展,为生鲜肉品和果蔬的保鲜包装和产业发展提供参考依据。