固相功能復(fù)合薄膜設(shè)計(jì)、制備與調(diào)控

目錄
前言
第1章 緒論1
1.1 薄膜材料定義、特殊性質(zhì)與結(jié)構(gòu)1
1.1.1 薄膜材料定義1
1.1.2 薄膜材料特殊性質(zhì)1
1.1.3 薄膜材料結(jié)構(gòu)3
1.2 薄膜制備技術(shù)概述4
1.2.1 CVD技術(shù)6
1.2.2 化學(xué)鍍技術(shù)7
1.2.3 真空蒸鍍技術(shù)7
1.2.4 離子磁控濺射技術(shù)8
1.2.5 離子注入技術(shù)11
1.2.6 熱噴涂技術(shù)11
參考文獻(xiàn)13
第2章 Al2O3/PTFE復(fù)合薄膜設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與耐磨性能優(yōu)化15
2.1 離子注入改性PTFE耐磨性能優(yōu)化16
2.1.1 幾何碰撞模型建立16
2.1.2 SRIM概述17
2.1.3 SRIM模擬及優(yōu)化18
2.1.4 優(yōu)化結(jié)果分析31
2.2 Al2O3/PTFE多層納米復(fù)合薄膜調(diào)控與制備33
2.3 Al2O3/PTFE多層納米復(fù)合薄膜本征性能分析34
2.3.1 鍍膜方式與Al3+注入劑量對(duì)Al2O3/PTFE薄膜晶型影響34
2.3.2 鍍膜方式與Al3+注入劑量對(duì)Al2O3/PTFE薄膜元素價(jià)態(tài)與成分影響36
2.4 Al2O3/PTFE多層納米復(fù)合薄膜微摩擦學(xué)性能改性37
2.4.1 鍍膜方式與Al3+注入劑量對(duì)Al2O3/PTFE薄膜硬度影響37
2.4.2 鍍膜方式與Al3+注入劑量對(duì)Al2O3/PTFE薄膜彈性模量影響38
2.4.3 鍍膜方式與Al3+注入劑量對(duì)Al2O3/PTFE薄膜摩擦性能影響39
參考文獻(xiàn)41
第3章 CYSZ熱障涂層設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與熱震性能改性43
3.1 CYSZ熱障涂層實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、制備與調(diào)控43
3.1.1 CYSZ氧化物粉體制備43
3.1.2 CYSZ陶瓷粉體噴霧造粒45
3.1.3 等離子噴涂技術(shù)制備CYSZ熱障涂層45
3.2 共沉淀工藝條件對(duì)CYSZ陶瓷粉體微觀結(jié)構(gòu)影響46
3.2.1 Ce加入量對(duì)CYSZ陶瓷粉體相結(jié)構(gòu)影響46
3.2.2 共沉淀工藝制程對(duì)CYSZ陶瓷粉體微觀結(jié)構(gòu)影響47
3.2.3 燒結(jié)工藝對(duì)CYSZ陶瓷粉體微觀結(jié)構(gòu)影響51
3.3 噴霧造粒工藝對(duì)CYSZ陶瓷粉體微觀結(jié)構(gòu)影響54
3.3.1 噴霧造粒工藝對(duì)CYSZ陶瓷粉體相結(jié)構(gòu)影響54
3.3.2 CYSZ陶瓷粉體表面元素種類及化合價(jià)55
3.3.3 噴霧造粒后CYSZ陶瓷粉體微觀形貌56
3.3.4 噴霧造粒后CYSZ陶瓷粉體粒徑分布56
3.4 等離子噴涂工藝對(duì)CYSZ熱障涂層微觀結(jié)構(gòu)與熱震性能影響57
3.4.1 CeO2對(duì)CYSZ熱障涂層微觀結(jié)構(gòu)影響57
3.4.2 CeO2對(duì)CYSZ熱障涂層顯微硬度及結(jié)合強(qiáng)度影響60
3.4.3 CeO2對(duì)CYSZ熱障涂層熱導(dǎo)率影響61
3.4.4 CeO2對(duì)CYSZ熱障涂層熱震性能影響62
3.4.5 CeO2對(duì)熱震前后CYSZ熱障涂層微觀結(jié)構(gòu)影響63
3.5 熱障涂層熱震后表面裂紋擴(kuò)展機(jī)理68
參考文獻(xiàn)70
第4章 無機(jī)納米顆粒改性PI復(fù)合薄膜設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與熱性能優(yōu)化71
4.1 PI結(jié)構(gòu)與性能71
4.1.1 PI結(jié)構(gòu)特征71
4.1.2 PI性能特點(diǎn)72
4.2 納米SiO2-Al2O3/PI復(fù)合薄膜實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)72
4.2.1 兩步法制備PI原理72
4.2.2 PAA配方和反應(yīng)條件設(shè)計(jì)73
4.2.3 超聲-機(jī)械共混法制備納米SiO2-Al2O3/PI復(fù)合薄膜74
4.2.4 溶膠-凝膠法制備納米SiO2-Al2O3/PI復(fù)合薄膜75
4.3 亞胺化反應(yīng)分析及復(fù)合薄膜分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)79
4.3.1 紅外光譜分析79
4.3.2 差示掃描量熱分析83
4.3.3 原子力顯微鏡分析84
4.3.4 紫外-可見光光譜分析86
4.3.5 復(fù)合薄膜分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)86
4.4 納米SiO2-Al2O3/PI復(fù)合薄膜結(jié)構(gòu)表征88
4.4.1 原子力顯微鏡分析88
4.4.2 掃描電子顯微鏡分析91
4.4.3 XRD分析95
4.4.4 紫外-可見光光譜分析99
4.5 納米SiO2-Al2O3/PI復(fù)合薄膜熱穩(wěn)定性研究103
4.5.1 超聲-機(jī)械共混法制備薄膜熱穩(wěn)定性103
4.5.2 溶膠-凝膠法制備薄膜熱穩(wěn)定性104
參考文獻(xiàn)109
第5章 SiO2光纖涂層復(fù)合薄膜設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與熱穩(wěn)定性改性111
5.1 納米SiO2/EA復(fù)合薄膜設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與熱穩(wěn)定性改性112
5.1.1 納米SiO2/EA復(fù)合薄膜實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)112
5.1.2 納米SiO2/EA復(fù)合薄膜紅外光譜分析118
5.1.3 納米SiO2/EA復(fù)合薄膜晶型分析122
5.1.4 納米SiO2/EA復(fù)合薄膜斷口形貌122
5.1.5 納米SiO2/EA復(fù)合薄膜熱穩(wěn)定性分析124
5.2 云母粉/EA復(fù)合涂層設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與熱穩(wěn)定性改性127
5.2.1 云母粉/EA復(fù)合涂層實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)127
5.2.2 云母粉/EA復(fù)合涂層本征性能分析129
5.2.3 云母粉/EA復(fù)合涂層熱穩(wěn)定性分析132
5.3 納米SiO2/PI復(fù)合涂層設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與熱穩(wěn)定性改性136
5.3.1 納米SiO2/PI復(fù)合涂層實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)136
5.3.2 納米SiO2/PI復(fù)合涂層本征性能分析139
5.3.3 納米SiO2/PI復(fù)合涂層熱穩(wěn)定性分析145
參考文獻(xiàn)147
第6章 Ti/LiNbO3波導(dǎo)型光耦合片設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與光學(xué)性能優(yōu)化148
6.1 Ti/LiNbO3波導(dǎo)型光耦合器基本結(jié)構(gòu)與制備工藝148
6.1.1 Ti/LiNbO3波導(dǎo)型光耦合器基本結(jié)構(gòu)148
6.1.2 Ti/LiNbO3光波導(dǎo)制備工藝149
6.2 LiNbO3中鈦擴(kuò)散機(jī)理150
6.2.1 固體中物質(zhì)擴(kuò)散理論—菲克定律150
6.2.2 鈦離子在LiNbO3中擴(kuò)散機(jī)制151
6.3 Ti/LiNbO3波導(dǎo)型光耦合器實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)152
6.3.1 Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜真空蒸鍍實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)152
6.3.2 鈦擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)154
6.4 真空蒸鍍工藝對(duì)Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜影響156
6.4.1 蒸鍍電流對(duì)Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜影響156
6.4.2 基體溫度對(duì)Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜影響160
6.4.3 蒸鍍時(shí)間對(duì)Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜影響165
6.4.4 Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜截面EDS掃描分析168
6.4.5 Ti/LiNbO3復(fù)合薄膜表面XPS分析169
6.5 鈦擴(kuò)散工藝對(duì)光耦合片微觀結(jié)構(gòu)及光學(xué)性能影響170
6.5.1 擴(kuò)散工藝對(duì)光耦合片形貌影響170
6.5.2 不同擴(kuò)散工藝下光耦合片截面及表面元素分析174
6.5.3 擴(kuò)散前后光耦合片相結(jié)構(gòu)分析180
6.5.4 鈦擴(kuò)散后光耦合片表面XPS分析182
6.5.5 有效折射率與導(dǎo)模數(shù)目分析184
6.5.6 波導(dǎo)傳輸損耗測(cè)試與分析189
參考文獻(xiàn)192
第7章 金屬/SiO2薄膜型光衰減片設(shè)計(jì)、制備、調(diào)控與光衰減性能優(yōu)化194
7.1 金屬/SiO2薄膜型光衰減片鍍膜工藝選擇194
7.2 三種工藝實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)195
7.2.1 鍍膜和基體材料選擇依據(jù)195
7.2.2 真空蒸鍍金屬膜實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)196
7.2.3 離子磁控濺射Ni膜實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)198
7.2.4 化學(xué)鍍Ni膜與Ni-P膜實(shí)驗(yàn)調(diào)控方案與工藝設(shè)計(jì)200
7.3 真空蒸鍍工藝對(duì)光衰減片組織結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能影響203
7.3.1 光衰減片外觀性203
7.3.2 工藝參數(shù)對(duì)鍍層微觀結(jié)構(gòu)影響203
7.3.3 工藝參數(shù)對(duì)Al（Cu/Cr）膜光衰減片透光率影響213
7.4 離子磁控濺射工藝對(duì)Ni膜微觀結(jié)構(gòu)與光學(xué)性能影響216
7.4.1 濺射功率對(duì)Ni膜微觀形貌影響216
7.4.2 濺射氣壓對(duì)Ni膜沉積速率和晶粒尺寸影響219
7.4.3 濺射時(shí)間對(duì)Ni膜表面形貌及膜層成分影響222
7.4.4 工藝參數(shù)對(duì)Ni/SiO2光衰減片光衰減性能影響223
7.5 化學(xué)鍍Ni-P/SiO2光衰減片特性分析226
7.5.1 硫酸鎳濃度對(duì)Ni-P/SiO2光衰減片晶型與組分元素影響226
7.5.2 工藝參數(shù)對(duì)Ni-P膜微觀形貌影響228
7.5.3 工藝參數(shù)對(duì)Ni-P膜透光率影響230
7.6 離子磁控濺射和化學(xué)鍍制備Ni/SiO2光衰減片特性比較231
7.6.1 外觀比較231
7.6.2 Ni膜結(jié)晶狀態(tài)比較232
7.6.3 Ni膜表面形貌比較233
7.6.4 Ni膜與基體結(jié)合情況及耐摩擦性能比較233
7.7 基于SRIM離子磁控濺射過程模擬234
7.7.1 Ar+濺射Ni靶3D空間模型建立235
7.7.2 濺射Ni靶過程中Ar+能量損失235
7.7.3 濺射Ni靶過程中Ar+運(yùn)動(dòng)軌跡236
7.7.4 不同能量濺射后Ar+滯留位置分布237
參考文獻(xiàn)239