木材表面等离子体刻蚀和沉积碳氟薄膜的超疏水性

【目的】具有超疏水性的木材可以抑制或减小木材表面对水分的吸收,从而延长并提高木材的使用寿命及性能,研究木材表面等离子体刻蚀和沉积碳氟薄膜的超疏水性,为等离子体环境下超疏水性木材的制备提供科学依据和参考。【方法】以糖枫木径切单板为试验材料,首先采用氧等离子体在放电功率150 W、工作气压66 Pa的条件下对其表面进行不同时间的刻蚀,利用扫描电子显微镜和激光扫描共聚焦显微镜分析刻蚀时间对木材表面形貌和粗糙度的影响;然后以五氟乙烷和氩气的混合气体在放电功率120 W、工作气压133 Pa的条件下将低表面能的碳氟薄膜等离子体化学气相沉积在刻蚀后的木材表面以制备具有超疏水性的木材,利用接触角测量仪、扫描电子显微镜和X-射线光电子能谱仪研究木材表面的润湿性、表面形貌、元素组成及其化学环境,同时利用椭圆偏振光谱仪测量不同沉积时间下的薄膜厚度。【结果】刻蚀时间小于30 min时,木材表面的平均粗糙度(Sa)、均方面光洁度(Sq)和最大高低差(Sz)均随着刻蚀时间增加逐渐增大,而当刻蚀时间延长至45 min时,木材表面的平均粗糙度略有减小;当沉积碳氟薄膜的时间固定为40 s时,刻蚀时间对木材表面静态接触角的影响并不明显,但滚动角则随着刻蚀时间增加逐渐减小,且顺纹方向的滚动角均小于横纹方向;未刻蚀木材表面的静态接触角随着薄膜沉积时间增加逐渐减小,水滴与木材表面之间均表现出较强的黏附性;椭圆偏振光谱仪测量表明,薄膜厚度随沉积时间增加线性增大;刻蚀时间固定为15 min或45 min时,增加碳氟薄膜沉积时间对木材表面静态接触角的影响并不明显,但滚动角均随沉积时间增加呈先减小后增大的趋势;刻蚀45 min并沉积碳氟薄膜40 s的木材样品,其静态接触角高达160.6°±0.4°,沿顺纹和横纹方向具有最小滚动角,分别为11.5°±1.2°和14.7°±2.5°;XPS分析显示,木材表面沉积碳氟薄膜后F元素含量接近50%,薄膜中富含—C—CF_x基团及—CF_3、—CF_2和—CF等碳氟基团,说明所沉积的薄膜发生了高度交联。【结论】木材表面经等离子体刻蚀并沉积低表面能的碳氟薄膜不但可以制备出具超疏水性的表面(静态接触角θ大于150°),同时所制备的木材具有较小的滚动角,可以有效防止水滴黏附于木材表面。

等离子体化学气相沉积法制备致密性超浸润纳米硅氟薄膜

以含氟丙烯酸酯功能单体和硅烷为原料、无水乙醇为溶剂、氩气为工艺气体,经等离子体化学气相沉积在表面绝缘阻抗(SIR)测试板和无尘布上制得硅氟薄膜。探讨了硅烷种类和用量、含氟单体用量对镀硅氟薄膜试件性能的影响。结果表明,采用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH 570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH 550)和乙烯基三甲氧基硅烷(A171)的镀硅氟薄膜SIR测试板的静态水接触角分别为136.0°、135.6°和135.7°,摩擦200次后分别下降了7.5°、10.2°和11.9°,通电时间分别为30 min、5 min和3 min,表面粗糙程度逐渐降低;随着KH 570用量由0.2份增加到5份,镀硅氟薄膜SIR测试板的通电时间从8 min逐渐延长至33 min;随着含氟单体用量从78份升至93份,镀硅氟薄膜无尘布的静态水接触角从126°升至154°。硅烷选择KH 570较佳,KH 570的较佳用量为2份,含氟丙烯酸酯功能单体的较佳用量为90份,此时镀硅氟薄膜SIR测试板的静态水接触角为136.0°,通电时间为30 min。

柔性薄膜复合形状记忆合金弹簧驱动器

针对形状记忆合金(shape memory alloy,简称SMA)材料在使用过程中因其较低的响应频率而很难应用于高频率场所问题,在聚偏氟乙烯(polyvinylidene fluoride,简称PVDF)薄膜中引入锆酸铅钡(Pb_(0.8)Ba_(0.2)ZrO_(3),简称PBZ)纳米陶瓷纤维制备柔性薄膜,并与NiTi合金弹簧复合制得PBZ/PVDF@SMA复合驱动器,通过薄膜的电卡效应加热及冷却SMA丝,与传统电流加热及自然冷却方式进行了对比。结果表明,缩短了SMA丝循环周期,提高了其响应频率,有利于扩大SMA的适用场所。

贴合材料硬度对PVDF薄膜传感器冲击波测量的影响研究

在人员毁伤效能评估中,体感冲击波值为重要的毁伤判据之一。为提高人员体表冲击波测试的准确性,同时保证传感器阻抗匹配的优势,提出了一种柔性膜片阻抗匹配下的冲击波测试技术,并对不同硬度的贴合材料对冲击波超压测量的影响展开了实验研究。首先在刚性表面对聚偏二氟乙烯薄膜(PVDF)传感器进行了冲击波标定实验,得到了PVDF传感器力电响应关系;在此基础上,对4种硬度的聚氨酯橡胶作为贴合材料的PVDF传感器加载不同强度冲击波,实验结果表明,与PVDF直接贴合在类生物组织上相比,硬度为50A的贴合材料能够改善横向效应的影响使得传感器灵敏度系数基本保持为常数,但贴合材料硬度增加为70A和90A时测量非线性度分别增加了22.6%与30.2%。

压电复合薄膜触觉传感器的研制及其坐姿识别应用

对溶液流延法和静电纺丝法制备出的聚偏二氟乙烯(PVDF)/钛酸钡(BaTiO_(3))复合薄膜进行压电性能分析,并且对不同质量分数BaTiO_(3)的压电复合薄膜进行性能测试,确定最佳的掺杂比例,使用丝网印刷方法制备出传感器阵列。设计信号转换电路、复位电路、供电电路、多路选通电路,使用PyQt5编写上位机图形可视化界面。在坐姿的识别过程中对五种不同的坐姿(左倾、右倾、正常、前倾、后倾)进行数据采集,对采集到的数据进行线性插值滤波,使用支持向量机(SVM)对数据进行分类,通过添加不同的核函数进行对比分析,实验结果表明识别准确率达到88.33%。

溶胶-凝胶法制备掺氟二氧化硅低介电常数薄膜

采用溶胶 凝胶法制备了低介电常数SiO2 薄膜和SiOF薄膜 ,F的掺入明显地降低了SiO2 薄膜的介电常数。研究了F的掺杂量对薄膜介电常数的影响 ,测量了 10～ 3 0 0kHz范围内电容随频率变化的曲线 ,并计算了相应介电常数。二次离子质谱对薄膜深度分析的结果表明 ,F在薄膜中的分布是不均匀的。讨论了溶胶 凝胶法制备掺F的SiO2 薄膜过程中各种因素对介电常数的影响 。

多氟代季戊四芳醚的合成及其在低介电薄膜中的应用

合成了六个多氟代季成四芳醚类化合物,并且对部分化合物掺杂于SiO_2薄膜的介电性质进行了研究。当氟原子掺杂浓度(F/Si)为1％时,薄膜介电常数K值小于3。

ICP-CVD制备高质量疏水性碳氟聚合物薄膜的研究

在室温下以c-C4F8为反应气体,采用电感耦合等离子体化学气相淀积(ICP-CVD)法制备出碳氟聚合物薄膜,研究了工艺条件与薄膜的光、电性能和结构与疏水性的相关性。结果表明,薄膜结构均匀致密,主要由C-CFX、CF、CF2和CF3组成;当射频功率为400 W,c-C4F8的流量为40 sccm时,制备出的薄膜和去离子水之间的接触角高达112°。

氟掺杂氧化锡薄膜载体材料在不同介质溶液中的电学稳定性

背景:在电化学基因芯片中,氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜载体材料的化学修饰、DNA杂交反应等需要在不同的介质溶液中进行,而各种介质溶液腐蚀会对其性能产生较大的影响,甚至出现性能劣化或失效现象。目的:观察氟掺杂氧化锡薄膜载体材料在NaOH、NaCl、Na2SO4介质溶液中的电学稳定性。方法:利用相对电阻变化(ΔR/R)方法观察了氟掺杂氧化锡薄膜在温度分别为25℃和50℃、浓度为1mol/L的NaOH、NaCl、Na2SO4介质溶液中的电学稳定性。结果与结论:在3种介质溶液中,氟掺杂氧化锡薄膜在25℃的NaCl和Na2SO4溶液中ΔR/R值变化极小,而在25℃的NaOH溶液中ΔR/R值变化要远大于前两者;氟掺杂氧化锡薄膜在50℃的NaOH、NaCl、Na2SO43种介质溶液中ΔR/R变化值显示出了相同的变化规律,随着浸泡时间的延长,ΔR/R值发生了明显的迅速增大,薄膜导电性能快速下降;氟掺杂氧化锡薄膜在3种介质溶液中的电学稳定性从好到差依次为:NaCl>Na2SO4>NaOH。

诺氟沙星薄膜衣片含量测定的不确定度评定

目的:对容量法测定诺氟沙星薄膜衣片含量的不确定度作出评定。方法:①建立数学模型,找出产生不确定度的各种成分;②估计这些成分的标准不确定度;③综合这些成分的标准不确定度;④计算扩展不确定度。结果:建立了容量法测定诺氟沙星薄膜衣片含量的数学模型,推导出不确定度的计算公式并计算各分量的不确定度,最后计算出合成不确定度。结论:本实验误差来源以标定0.1 m o l/L HC lO4浓度和滴定管误差为主(B类),基准物质的误差可以忽略不计。

聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)纳米薄膜极化反转与疲劳特性

采用旋涂法制备了厚度为140 nm的聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)[P(VDF-TrFE)]纳米薄膜,研究了不同退火温度以及环境相对湿度对薄膜的极化反转和疲劳性能的影响.运用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪等测试技术对薄膜的微结构进行了表征.实验结果表明,通过不同温度的退火处理,P(VDF-TrFE)铁电薄膜的结晶度随着退火温度的升高而不断提高,并且一定的温度范围内的退火处理可以提高薄膜的极化性能;此外,P(VDF-TrFE)铁电薄膜性能还表现出一定的环境湿度的敏感特性,这与薄膜的物理性能和结构特点密切相关;P(VDF-TrFE)铁电薄膜在不同的环境湿度条件下表现出较好的电学特性,其漏电流均保持在107A/cm2的较低水平.本工作揭示了再退火过程对薄膜的极化反转速度和疲劳恢复特性的影响,并结合薄膜二次疲劳结果,探讨了薄膜可逆的内部疲劳恢复特性机理.

基于聚偏氟乙烯薄膜的穿戴式呼吸检测系统

针对人体呼吸信号的特点设计一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜材料的可穿戴式呼吸检测系统。人体呼吸时PVDF薄膜受力产生的感应电荷较少,经信号调理电路将电荷量转换成电压量。单片机通过模数转换器获得呼吸信号数据,通过蓝牙发送给上位机。上位机从获得的数据中提取呼吸波形,并进行平滑滤波、自适应双阈值来计算呼吸率。试验结果表明,本系统可以实时准确地检测出人体的呼吸波形,呼吸次数识别的准确率在90%以上,可以满足人体呼吸监护的需求。

聚偏氟乙烯压电薄膜换能器前置放大模块设计

基于前置放大模块的噪声特性直接影响聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜换能器的接收性能,根据PVDF压电薄膜换能器的特点,采用模拟信号处理中抑制噪声的关键技术,实现与之配套的前置放大模块的设计,总结了前置放大模块的设计要素,利用Multisim 12对设计电路进行仿真,并对该模块进行了实验室测试。试验结果表明,该模块输入噪声不大于–130 dB/Hz^(1/2),可满足水声信号处理设备的使用需求。

温度和存储周期对聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)超薄膜极化性能的影响

研究不同存放周期条件下聚(偏氟乙烯-三氟乙烯)(P(VDF-TrFE))电容器样品的极化反转性能,分析温度和存放周期对极化反转性能的影响规律。研究结果表明,存放5个月的样品,经过60℃,106次化反转测试,其相对剩余极化强度Pr/Pr0仍高达0.70以上,表现出良好的时效稳定性。通过研究P(VDF-TrFE)样品极化反转性能的演化规律,预测了极化反转调控的P(VDF-TrFE)样品时效稳定性模型。通过模拟P(VDF-TrFE)分子链微观结构演变过程,给出了电活性界面层对分子链中氟化氢气体形成的抑制模型,建立存放周期和测试温度对样品极化性能影响的分子链微观结构机制,进一步验证了界面层作用的陷阱电荷密度减小,同时关联的时效稳定性微观动力学行为。本工作的研究结果为柔性电子器件的应用提供理论参考。

基于PVDF薄膜的流场动态压力检测方法的研究

针对检测狭小空间流场压力时,通用液体压力传感器存在体积大、频响低以及干扰流场等问题,提出一种基于聚偏氟乙烯(PVDF)薄膜的流场动态压力检测方法,该方法采用光刻工艺直接在敷镀有金属铝电极的PVDF薄膜上制作压力传感元件,该元件具有面积小、厚度薄、柔韧性好的特点,非常适合于狭小流场空间壁面压力分布的测量。试验研究表明:该方法特别适用于检测流场微小的压力波动,线性度误差为±2.3%,输出灵敏度为1.32mV/Pa。

基于聚偏二氟乙烯步态智能检测的乘客计数系统

针对现有的以低成本、耐损耗的聚偏二氟乙烯(PVDF)为压电材料的客流计数传感器存在的误计数、漏计数而导致精度不够的问题,提出了一种基于PVDF步态智能检测技术的乘客计数系统。采用ANSYS软件对乘客上下车步态作应力分析,观察PVDF压电信号的分布规律,设计多输入信号调理电路获取多通道足底信号,结合信号处理算法,设计了传感器机械结构和基于实验室虚拟仪器集成环境(Lab VIEW)的公交车人数统计系统。实验结果表明,该系统平均计数误差为5.3%,与已有的PVDF客流计数传感器相比,提高了精度;与视频图像计数和人体红外检测技术相比,大大降低了成本,具有很高的实用性,可以广泛应用于我国公共交通客运车。

PVDF压电薄膜传感器的研制

采用28μm厚的4层聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜研制了PVDF压电传感器,该传感器表面电极形状应用剪切加丙酮腐蚀的方法制成,保证了传感器有一定的非金属化的边缘。对于电极的引出是将传感器上、下电极面引脚错开,引出电极采用比较容易做到的穿透式,并用压接端子压接和空心小铆钉铆接的2种方法。

PVDF压电薄膜在足底压力测量中的应用

根据测量的需要,该文将聚偏氟乙烯(PVDF)压电薄膜应用于足底压力测量。以16点PVDF压电薄膜传感器阵列为例,详细介绍了PVDF压电薄膜的工作原理及其传感器阵列的制作过程,并设计出相应的信号调理电路,给出了实验测试结果。实验表明,PVDF压电薄膜具有较好的灵敏度、稳定性及重复性,能可靠采集到足底压力信号,适合于足底压力测量。

光物理研究中的薄膜热释电探测器

报告ＰＶＤＦ薄膜热释电探测器及其在非线性光学、激光等离子体物理等项研究中作为激光和其它辐射强度测量系统的设计和应用。

基于LabVIEW的PVDF压电薄膜触滑觉识别系统

利用聚偏二氟乙烯(PVDF)压电薄膜的柔性特点和压电敏感特性,设计并构建了基于LabVIEW的PVDF触滑觉识别系统,该系统由传感器,信号采集模块及LabVIEW信号处理显示3个模块组成。该文分别设计了触、滑觉传感器、信号调理电路及LabVIEW人机对话窗口,并进行了触、滑觉识别实验。实验结果表明,该系统能灵敏、准确的识别触觉和滑觉。