铪、钛掺杂钛基底纳米金刚石的场发射特性研究

采用电泳法分别制备了铪和钛掺杂纳米金刚石的场发射阴极涂层,利用扫描电子显微镜和场发射测试仪分别对样品的微观形貌和场发射特性进行了表征.研究发现,随着金属铪粉和钛粉的掺杂,阴极涂层的均匀性逐渐变差并出现了团聚现象.场发射研究表明铪的掺入反而降低了涂层的场发射性能,钛掺杂后提高了场发射的电流密度,随着钛的逐渐增多,样品的发光亮度逐渐增强,均匀性变差,进一步表明了适量的钛掺杂纳米金刚石有利于提高场发射性能.最后,探讨了钛掺杂纳米金刚石涂层的场发射机理.     

纳米金刚石阴极的均匀性及场发射特性研究

目的研究纳米金刚石阴极电泳工艺对场发射电流的均匀性、稳定性以及场发射特性的影响。方法用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱观察了涂层的形貌和结构,经过高温真空退火后测试场发射性能,分析样品发光照片与涂层均匀性的关系,探讨热处理后场发射性能提高的机理。结果基底钛预处理要保持适当的平整度及光滑度,过度粗糙及过度光滑都不利于涂层的均匀性沉积。在同样的工艺条件下采用异丁醇溶剂配方后的金刚石涂层表面均匀性最好,场发射阈值电场最小,为5.5V/μm;当电场强度为15V/μm时,场发射电流密度为85μA/cm2,而且场发射电流的稳定性最好,发光效果最佳。结论异丁醇分散的电泳液制备的纳米金刚石阴极涂层均匀性最好,热处理后场发射性能最佳。     

金刚石粉阴极的均匀性及其场发射性能研究

目的研究金刚石场发射阴极处理工艺对场发射电流和阈值电压的影响。方法设计了一个将金刚石粉热粘到金属钛表面的工艺,用XRD和SEM分析不同的金刚石纳米粉超声分散液时热粘结的状况:研究样品的场发射性能。结果用丙酮分散时的粘结表面非常均匀;经氢等离子体处理的表面均匀样品场发射阈值电压为0．5V／μm。结论丙酮分散的纳米金刚石粉热粘接到钛金属表面构成的金刚石粉场发射阴极可以降低发射阈值电压;不同等离子体处理工艺可以改变场发射电流。     

用相转移法在金刚石表面沉积二氧化钛薄膜

用相转移法在金刚石表面沉积二氧化钛，探讨了沉积工艺条件．覆层在高温和真空条件下被还原为单质金属钛，Ｘ射线衍射分析表明金刚石表面有钛和碳化钛生成．考察了金刚石复合体中金刚石与基体金属之间的结合状况，结果表明沉积了钛涂层的金刚石与胎体金属之间的粘结强度得到明显改善．     

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极的工艺改进

钛基纳米金刚石涂层场发射阴极适于大面积制备,但原始工艺制备出的样品场发射性能较低.为提高样品的性能,对原始工艺进行了改进:首先,改变分散液成分,在原分散液中加入表面活性剂以改善金刚石纳米粉的分散效果;其次,改变真空热处理(HFCVD)系统的热丝结构使样品热处理时的温度场更加均匀;最后,在原工艺基础上增加表面处理环节,用射频氢等离子体对金刚石纳米粉涂层进行表面处理以降低样品的场发射阈值.经过工艺改进,样品的阈值场强由6.3 V/μm降低至1.9 V/μm,在17.6 V/μm场强下的场发射电流密度由56.1μA/cm2提高到61μA/cm2.     

煤与生物质掺混燃烧特性

为实现能源高效清洁利用,利用热重分析法分别研究不同煤(兰炭、大同无烟煤)和生物质(稻壳、烟梗和玉米芯)以及二者混燃性能,分析生物质掺混种类、水洗预处理、掺混比例和升温速率对煤与生物质掺烧的着火温度、燃尽温度和综合燃烧特性以及动力学特性的影响。结果表明:相比于煤单独燃烧,生物质与煤掺烧的着火温度和燃尽温度降低,煤的燃烧性能有所改善;预处理使燃烧曲线向高温区偏移,碱金属元素对燃料热解燃烧存在催化作用;随着稻壳掺混比例的提高,煤与生物质掺烧特性得到进一步提升,混合燃料反应活化能降低;提高升温速率,兰炭与稻壳燃烧曲线向高温区移动,综合燃烧特性指数增大,混合燃料反应活化能进一步减小;30%稻壳和70%兰炭混合燃料在升温速率20℃/min下燃烧产生协同效应。实验结果为煤和生物质在火力发电行业的应用提供参考和理论依据。     

纳米产业

金刚石薄膜产业纳米金刚石薄膜采用独特的常温条件大面积生成金刚石膜技术,制备了纳米金刚石膜。除具有高硬度、高透光率、耐磨损、化学惰性、高热导等优点外,还具有自清洁、冷阴级场发射等优良特性,可用于制作自清洁建筑玻璃、场发射平面显示器及其它电子器件。     

石墨-金刚石复合阴极的强流脉冲性能

为满足高功率微波系统对电子束质量的要求,对相对论返波管现用石墨阴极通过涂覆掺氮超纳米金刚石(UNCD)薄膜进行改性处理,以提升石墨阴极的强流脉冲发射性能。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和Raman光谱仪及X射线光电子能谱仪(XPS)详细分析了掺氮UNCD薄膜的微观形貌和组成成分,在自制相对论返波管上完成强流脉冲性能测试。结果表明,与原始石墨阴极相比,石墨-金刚石复合阴极的电流发射密度提升25%,放气率最大可降低60%,说明用掺氮UNCD薄膜表面涂覆改性石墨阴极是一种提升阴极性能的有效途径。     

钛钢复合板表面结构及与有机涂层的结合性能

利用高能喷涂技术制备钛钢复合板,喷钛涂层中将不可避免会产生孔隙和裂纹,这将降低钛钢复合板的性能,为此采用几类市售有机涂料以及实验室自制的纳米改性丙烯酸涂料对喷钛涂层进行封孔处理.利用扫描电镜分析了喷钛涂层的表面结构以及与有机涂层的结合形貌,同时通过电化学测试和盐雾试验对比了不同有机涂层/钛钢复合板的耐腐蚀性能.结果表明,采用纳米TiO2,SiO2改性的丙烯酸涂料更适合用作喷钛涂层的封闭涂料,能够与喷钛涂层起协同作用共同保护底材.     

碳源浓度对掺硼金刚石/多孔钛复合材料制备的影响

利用热丝化学气相沉积技术,在多孔钛膜上生长重掺硼金刚石薄膜,研究了碳源浓度对复合膜表面形貌及薄膜质量的影响.结果表明钛膜表面沉积的掺硼金刚石薄膜因碳源浓度的不同而不同,掺硼金刚石薄膜的质量随碳源浓度的减小而提高.金刚石/钛复合膜因碳源浓度的不同会产生复杂的变化,在重掺杂高碳源浓度下金刚石生长抑制碳化钛的形成.     

掺硼金刚石薄膜涂层刀具的制备及试验研究

采用偏压增强热丝化学气相沉积法,以硼酸三甲酯为掺杂源,以WC-Co硬质合金刀具为衬底,制备了不同掺硼浓度的金刚石薄膜涂层刀具.通过采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱及压痕测试对涂层刀具的表面形貌、薄膜质量和膜-基附着力进行了研究,分析了硼元素对薄膜质量和刀具性能的影响.研究结果表明:硼掺杂可以有效抑制刀具表层钴的扩散,改变金刚石薄膜的成分;掺硼金刚石薄膜的晶粒取向主要是{111},随着掺硼浓度的增加,金刚石薄膜的晶粒变小,平均晶粒尺寸从10 μm下降到2 μm;金刚石薄膜的拉曼光谱中心声子线随着掺硼浓度的增加向低频方向漂移,强度降低,且出现多晶石墨峰;涂层的膜-基附着力在硼碳摩尔比B/C=3×10-3时最佳.通过对碳化硅颗粒增强铝基复合材料的切削加工试验表明,在适当的掺硼浓度下金刚石薄膜涂层刀具的切削性能得到了显著改善.     

印尼煤掺混烟煤着火特性的热重实验研究

印尼煤是我国沿海地区火电厂燃用的重要煤种之一,常被用于同其它煤种掺烧.文中用热重分析方法研究印尼煤和其它3种常用动力煤按不同比例掺混后的燃烧过程,通过比较混煤燃烧的活化能,判断其着火特性.试验结果表明,印尼煤的活化能很低,很容易着火,其与着火特性较差的煤种混合时,能显著改善着火特性较差煤种的着火特性,与着火特性接近的煤种混合时,着火特性偏向燃烧活化能较大的煤种.     

多元多层复合涂层刀具磨损失效机理研究

目前在精密和超精密加工领域,多晶金刚石（PCD）涂层、立方氮化硼（CBN）涂层、氮化铪（HfN)涂层刀具显示了广泛应用前景,但价格昂贵,工艺复杂。弄清涂层对延长刀具寿命和提高切削性能主要机理,研究抑制涂层刀具磨损失效技术,开展多元梯度薄膜涂层刀具研究对广泛开发利用涂层刀具具有重大意义。文中对4种涂层刀具进行切削性能与磨损失效机理进行研究,在此基础上对多元梯度薄膜涂层刀具做进一步探索。     

多元多层复合涂层刀具磨损失效机理研究

目前在精密和超精密加工领域 ,多晶金刚石 (PCD)涂层、立方氮化硼 (CBN)涂层、氮化铪 (HfN)涂层刀具显示了广阔应用前景 ,但价格昂贵 ,工艺复杂 弄清涂层对延长刀具寿命和提高切削性能主要机理 ,研究抑制涂层刀具磨损失效技术 ,开展多元梯度薄膜涂层刀具研究对广泛开发利用涂层刀具具有重大意义 文中对 4种涂层刀具进行切削性能与磨损失效机理进行研究 ,在此基础上对多元梯度薄膜涂层刀具做进一步探索     

钛合金表面梯度掺锶透钙磷石涂层研究

通过2步电化学沉积工艺,以医用钛合金(Ti-6Al-4V)作为基板,制备梯度掺锶透钙磷石涂层,为涂层钛(合金)的临床应用与进一步实验研究提供有价值的理论参考.实验采用X线衍射仪(XRD)以及X线荧光光谱仪(XRF)检测试件涂层成分和掺锶量,场发射扫描电镜(SEM)观测微观形貌,溶血实验检测溶血率,初步判断其体外生物相容性.根据检测结果,按照n(Sr)/n(Sr+Ga)计算涂层掺锶量,结果显示成功在钛合金基板上制备锶的物质的量分数为10%、15%、20%的透钙磷石涂层,SEM观察涂层形态规则致密,检测溶血率均小于5%,符合医用材料相应要求(<5%).     

纳米金刚石场发射显示器集成化驱动系统研制

目的 结合纳米金刚石场发射显示器的特点,研究与纳米金刚石场发射显示器适配的集成化驱动电路.方法 以集成数据驱动芯片HV632PG和Hv5308为核心,搭建灰度调制和扫描显示电路;以半桥驱动芯片IR2235为核心,搭建前后级低高压隔离转换电路.结果 集成驱动系统输出电压可达1 000V,灰度等级达256,能够实现简单图形和字符的动态显示,整体性能良好.结论 集成化驱动系统线路简单、工作可靠,能满足小屏幕场发射显示器单色显示的任务,为金刚石场发射显示器的产品化打下一定的基础.     

煤中掺混生物质混烧的热重分析及动力学特性

松木屑作为一种废弃的生物质资源,如能将其回收与煤粉掺混后作为锅炉燃料燃烧将具有重大的意义。利用热重分析仪研究了印尼煤与松木屑不同掺混比例(0%、15%、30%、45%、100%)对煤粉燃烧特性的影响,并计算出各掺混不同比例生物质下的动力学参数。结果表明:煤粉中掺混不同比例的松木屑燃烧后其着火温度提高,燃尽温度降低,综合燃烧特性指数降低;在掺混比例为15%时对煤的燃烧特性曲线影响不大,所以掺混15%的生物质是最合理的。随着生物质掺混比例的增加其活化能减少,频率因子降低,在掺混比例为15%时活化能最小,再增加比例后其活化能变化不大。不同掺混比例下反应活化能和频率因子之间存在动力学补偿效应。     

离子注入对多晶金刚石薄膜场发射特性影响的研究

对等离子增强化学气相淀积多晶金刚石薄膜在Ｎ离子注入前后的场发射特性进行研究。研究发现,同一工艺条件下的淀积的多晶金刚石薄膜样口的发展射特性在离子注入前有较大的差异,离子注入后金刚石石薄膜场发射特性的差异基本上得到消除,而且在高场下发射电流密有一定程度的提高,场发射特性得到较大改善。     

电泳沉积羟基磷灰石/碳纳米管复合涂层

采用电泳沉积的方法在医用金属钛表面沉积纳米羟基磷灰石(HA)/多壁碳纳米管(MWCNTs)复合涂层.力学拉伸实验表明,所制备的纳米HA与MWCNTs的复合涂层可显著增强其与基底材料的结合力.体外细胞培养试验证明,电泳沉积制备的复合涂层具有良好的生物相容性.可望成为一种新的综合性能良好的硬组织生物材料.     

化学复合镀金刚石颗粒场发射性能的研究

研究了采用化学镀方法处理的金刚石颗粒场发射性能;并通过计算对金刚石薄膜场发射特点和场发射机制作出尝试性的理论探讨.经过处理,化学复合镀金刚石颗粒表现出良好的场发射性能:在真空度为10-4Pa的测试室中,其阈值电压为5V/μm,实验表明金刚石表面的镀银层有利于场发射的进行.