光化学沉积Ag纳米颗粒改性二氧化钛纳米管阵列的光催化及光电响应能力研究

利用电化学阳极氧化法制备出了高度致密,有序的二氧化钛纳米管阵列(TiNT).通过光化学沉积方法在二氧化钛纳米管表面沉积了Ag金属颗粒,并用SEM进行了表征,Ag颗粒的半径在100~500 nm之间.通过对光化学沉积后的TiNT样品进行光电响应和光催化降解测试发现:紫外光照射下改性样品的光电响应能力和光催化降解能力都有不同程度的提高,但在可见光下仍不具备光电响应能力和催化降解能力.     

采用双等离子体制备非晶态碳膜的研究

采用直流金属磁过滤阴极真空弧(FCVA)制造出Ti和乙炔(C2H2)气体的双等离子体在单晶硅(100)上制备非晶态碳膜.重点研究了乙炔气体和过滤线圈电流对非晶态碳膜的结构、形貌和机械性能的影响.研究结果表明,薄膜中主要成分是TiC,并以(111)作为主晶向;随着过滤线圈电流的增大,薄膜的晶粒度越来越小;薄膜表面的粗糙度逐渐减小,变得更加平整;薄膜的应力减小,可以下降到2.5 GPa.薄膜的显微硬度和弹性模量随着C2H2体积流qV(C2H2)的增大而降低,硬度和弹性模量分别可以达到33.9 GPa和237.6 GPa.非晶态碳膜的摩擦因数在0.1～0.25之间,大大低于衬底材料单晶硅片的摩擦因数0.6.随着过滤线圈电流增大,摩擦因数减小.     

MEVVA离子束技术的发展及应用

金属蒸汽真空弧放电能够产生高密度的金属等离子体.通过二或三电极引出系统,可以把金属等离子体中的金属离子引出,并加速成为载能的金属离子束,这是MEVVA离子源技术.将载能离子束用于离子注入,可以实现材料表面改性.经过MEVVA源离子注入处理的工具和零部件,改性效果显著,因此MEVVA离子源在离子注入材料表面改性技术中得到很好的应用.另一方面,利用弯曲磁场把等离子体导向到视线外的真空靶室中的同时,过滤掉真空弧产生的液滴(大颗粒),当工件加上适当的负偏压时,等离子体中的离子在工件表面沉积,可以得到高质量的、平整致密的薄膜,称为磁过滤等离子体沉积.是一种先进的薄膜制备的新技术.此外,将MEVVA离子注入与磁过滤等离子体沉积相结合的复合技术,可以首先用离子注入的方法改变基材表面的性能,再用磁过滤等离子体沉积的方法制备薄膜,可以极大的增强薄膜与基材的结合强度,得到性能极佳的薄膜.适用于基材与薄膜性能差别大,结合不易的情况(例如陶瓷、玻璃表面制备金属膜).本文简要介绍了MEVVA离子注入技术、磁过滤等离子体沉积技术和MEVVA复合技术的发展和应用状况.     

磁过滤阴极真空弧法制备纳米nc—ZrCN／a—C：H（N）复合膜

采用磁过滤阴极真空弧法,以C2H2和N2混合气体为反应气体在单晶硅上沉积纳米nc-ZrCN/a-C:H(N)复合膜, 用X射线衍射(XRD)、扫描电镜的能谱仪(SEM-EDS)和X射线电子能谱(XPS)研究了薄膜的成分和结构.实验结果表明薄膜结构是由ZrCN晶粒镶嵌在无定形碳和碳氮化合物基体中;膜中的化合键主要以Zr-C, C=C(sp2)和C-C(sp3)形式存在;随着混合气体流量的增加,薄膜的锆原子分数减小,而N和C的原子分数逐渐增大.     

等离子体对聚酰亚胺表面的改性研究

聚酰亚胺膜（PI）是一种特殊的功能性薄膜,缺点是与金属膜层结合力很差,表面处理是一种提高PI膜和金属膜层结合力的非常有效方法．本文结合MEVVA（金属真空蒸汽离子源）离子注入技术和磁过滤沉积技术对PI膜表面进行改性处理;经4．5×10^15 cm^-2注量的Ni离子注入后,PI膜层表面形貌变化很小,经FTIR分析表面的苯环,酰亚胺环等特征吸收峰强度未有变化,即未造成表面的键断裂等损伤．经4．5×10^15cm^-2Ni注入（10kV）＋10nm Ni沉积＋4．5×10^15cm^-2Ni注入（12kV）＋100nmNi沉积处理后的膜表面形貌发生了较大的变化,形成表面不再平整的过渡层,这过渡层和聚酰亚胺膜有机结合在一起形成了混合钉扎状态,即过渡层和聚酰亚胺表面膜层发生化学作用,这点从膜层剥离后PI膜的特征吸收的消失可以得到直接验证．还利用SRIM和TRIDYN理论模拟计算了10kV的3种不同注量的Ni离子注入PI膜层的射程以及浓度随着深度的变化曲线,比较直接的显示了Ni离子富堆积深度为17．5帆     

组合体脉冲真空电弧源的初步研究

为得到高密度的等离子体,设计研制了组合体脉冲真空电弧源,它由4套脉冲真空电弧源组合而成.测量了脉冲真空电弧源弧压与弧流的关系;利用静电探针测量了组合体脉冲真空电弧源和单套脉冲真空电弧源产生的等离子体,得到了探针饱和电流(与等离子体密度成正比)与弧压的关系,以及等离子体密度的轴向分布情况;采用飞行时间方法估测了等离子体的飞行速度.组合脉冲真空电弧源最大等离子体密度达到8×1012 cm-3.     

利用Matlab计算螺线管内磁场分布研究

主要利用Matlab软件对磁过滤弯管内和喇叭形管内的磁场分布及强度进行了理论计算,计算结果表明:90°磁过滤弯管内部磁场分布不均匀,中间磁场强,两端磁场弱,在磁过滤弯管出口处磁力线发散;喇叭形内磁场分布也不均匀,也是中间磁场强,两端磁场弱,磁场由上端经过喇叭形的线圈后并不能扩展至整个喇叭形管,磁力线局限于以上端口圆为半径的圆柱体内.     

利用射线束在TiO2纳米管上负载铜颗粒及其光电性能研究

采用阳极氧化法在钛金属表面制备出致密有序的TiO2纳米管阵列,利用紫外光和电子束辐照沉积技术分别在其上沉积铜纳米颗粒以提高其光电性能.利用场发射扫描电镜观察两种不同技术制备的TiO2纳米管阵列负载纳米铜结构的表面形貌.研究比较了不同制备方法得到的样品在紫外光和可见光照射下的光电效应,并讨论不同浸泡溶液浓度对其光电性能的影响.     

质子交换膜燃料电池金属双极板表面改性涂层研究进展

用于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的金属双极板,因其可加工性强、导热导电性优而受到广泛关注．作为燃料电池的重要组成部分,双极板的生产成本和性能是电堆投入实际应用、扩大应用范围的关键．金属双极板在PEMFC酸性且润湿的环境中,受到的侵蚀及其表面氧化带来的接触电阻的降低对其实际应用产生了挑战．本文简述了制备双极板表面改性涂层的方法,对比了用于极板改性的多类型涂层(金属基涂层、非晶碳涂层和氮化物涂层)在膜基结合力、界面导电性、耐腐蚀性能和疏水性等方面的差别,分析了改性涂层的腐蚀机制和影响涂层性能表现的因素,探讨了涂层在结构设计、失效机制、元素选择等方面存在的问题,讨论了降低极板成本、提高耐久性这一极板改性研究的主要趋势．      

50型MEVVA源离子注入机

详细介绍了50型强束流、大束斑MEVVA源注入机的结构和各项性能.50型MEVVA源注入机是北京师范大学低能核物理研究所于九五期间承担的"八六三"计划项目"先进离子束注入技术的工业应用"所取得的成果,是专用于工业生产的MEVVA源离子注入机.