碳氧化硅的制备及表征

在惰性气体保护下,将硫化的有机硅纳米颗粒在600～1300℃进行高温热解,可制成碳氧化硅;并随着制备方法的不同,分别得到粒径为10～60nm的碳氧化硅纳米颗粒、或粒径为～100μm的多孔性碳氧化硅颗粒,以及负载在硅基板上的纳米尺寸的碳氧化硅膜。对产物进行了TEM、SEM、XPS、XRD和AFM等表征。

碳氧化硅过渡层对玻璃基DLC薄膜性能的影响

采用射频-直流磁控溅射法,首先通过不同沉积时间在普通玻璃基底表面得到了不同厚度的碳氧化硅过渡层,然后在过渡层上沉积DLC薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、共焦显微拉曼光谱仪(Raman)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、全自动显微硬度仪、紫外可见分光光度计,研究了不同沉积时间下碳氧化硅层对DLC薄膜的结构组成、表面形貌、表面硬度、可见光区域内透过率性能的影响。结果表明,随着沉积碳氧化硅层时间的增加,DLC薄膜样品硬度先增大后减小,可见光区平均透过率逐渐下降;当沉积过渡层时间为5 min时,DLC薄膜样品的玻璃硬度值最大(795 HV),相比未镀膜的玻璃基片(610 HV),硬度值增加了30. 33%,可见光区域内平均透过率为58. 47%。

新型掺碳二氧化硅-薄膜体声波谐振器结构及其仿真验证

一定厚度的低声阻抗支撑层可以在薄膜体声波谐振器(FBAR)与衬底之间形成声学隔离层,防止声波泄漏到衬底当中。掺碳二氧化硅(CDO)是一种低声阻抗材料,对FBAR具有较好的温度补偿效果,可以作为FBAR与衬底之间的声学隔离层,从而构成一种新型的CDO-FBAR。为了分析CDO-FBAR与通孔型FBAR相比性能是否退化,以及CDO声学隔离层所需厚度,采用多物理场耦合仿真软件分析了CDO-FBAR和通孔型FBAR的谐振频率、Q值、有效机电耦合系数和S参数,并提取了CDO-FBAR纵向振动位移。分析结果表明:CDO-FBAR的谐振频率整体向下漂移;CDO声学隔离层导致S参数的寄生干扰;由于声学损耗增加,Q值略有降低,其中并联谐振点处的Q值降幅更大;有效机电耦合系数略有降低;声波传播到声学隔离层中9μm处就完全衰减,即只需要9μm厚的CDO声学隔离层就能在FBAR与衬底之间形成有效的声学隔离。由此,仿真验证了这种新颖的CDO-FBAR结构的可行性。

硅/氧化硅/锡/碳锂离子电池负极复合材料制备及电化学性能

以一氧化硅、二氧化锡和导电碳(Super P)为原料,通过高能球磨,加入稀盐酸与糠醇发生聚合反应,再采用高温固相法制得硅/氧化硅/锡/碳复合材料作为锂离子电池负极材料。用XRD、SEM进行表征,并进行有关电化学性能测试,首次放电比容量高达1503 mAh.g-1,循环性能得到了较大改善。

稻壳基二氧化硅/碳复合材料的表面改性及对天然橡胶的影响

以稻壳基二氧化硅/碳复合材料(SiCB)作为天然橡胶(NR)的补强填料,采用表面化学改性的方法将天然乳胶(NRL)接枝到SiCB表面,改善其与NR基体的相容性.研究了不同处理方法对接枝NRL效率的影响,以及填料填入NR后对硫化橡胶力学性能的影响.结果表明,经过硝酸和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(γ-MPTMS)预处理,NRL能高效接枝在SiCB表面,得到的样品SiCBMR10比未处理的SiCBP有更强的补强能力.硫化胶NR/SiCBMR10的拉伸强度、300%定伸和撕裂强度较NR/SiCBP分别提高了61.06%,27.15%和15.90%,与传统炭黑产品N774填充的硫化胶NR/N774的力学性能相近.经过NRL接枝改性的SiCBMR10具有替代商业炭黑的应用前景.

镀铜碳/二氧化硅颗粒对铁基复合材料摩擦学行为的影响

高温炭化法制备出碳/二氧化硅复合颗粒(CS),并采用化学镀实现复合颗粒表面改性,使其表面均匀覆盖一层纳米铜颗粒(Cu-CS),其目的在于开发出高温耐磨添加剂,进而实现稻壳资源化利用。主要研究镀铜复合颗粒在高温真空条件下的摩擦学行为:在高温真空摩擦磨损试验机上,研究了含不同添加量的镀铜复合颗粒对铁基复合材料摩擦学行为的影响。结果表明,在高温真空条件下,CS颗粒可改善铁基材料的摩擦学特性,其中添加5wt%和7wt%的CS颗粒的复合材料的摩擦系数最小,材料的抗磨减磨性明显提高,且材料的摩擦磨损机理以黏着磨损为主。

热压法制备碳纤维增强二氧化硅复合材料的性能分析与展望

综述了碳/二氧化硅复合材料的最新研究进展。首先简要论述了连续碳纤维和短切碳纤维增强二氧化硅基复合材料的制备方法及性能,其次重点介绍了制备过程中二氧化硅析晶的控制及添加剂的选择,复合材料优异的高低温力学性能和在航天器上的应用特性,如防热烧蚀、吸波。最后在分析基体内部碳纤维氧化机理的基础上,提出解决碳纤维氧化和二氧化硅高温软化问题,发展3D碳/二氧化硅复合材料是进一步研究的方向。

大倍率二氧化硅/碳复合材料的制备及电化学性能表征

为了满足新能源储能及电动汽车对锂离子电池持续快速充电、慢速放电性能的要求,以正硅酸乙酯为二氧化硅前驱体,在两亲性炭材料(ACM)与聚乙二醇400(PEG400)形成的氢键限域体系中制备了大倍率二氧化硅/碳复合锂电负极材料(SiO_2-130/C)。材料表征结果表明,二氧化硅的粒径由500nm(未限域)降低到130nm(限域),同时,富碳的ACM在二氧化硅纳米颗粒表面构建了导电性良好的碳框架。在0.1A·g^(-1)和1A·g^(-1)的电流密度下,SiO_2-130/C的可逆比容量分别为527mAh·g^(-1)和347mAh·g^(-1),且在1A·g^(-1)的电流密度下连续400个充放电循环后,仍具有483 mAh·g^(-1)的可逆比容量,表现出优异的倍率性能及稳定的电化学性能。

碳-二氧化硅纳米复合颗粒促进小鼠骨髓来源巨噬细胞极化的研究

目的研究碳-二氧化硅纳米复合颗粒(carbon-silica nanocomposite,CSN)对M2型小鼠骨髓来源巨噬细胞(bone marrow-derived macrophage,BMDM)极化的影响。方法将介孔二氧化硅纳米复合颗粒(mesoporous silica nanoparticle,MSN)包覆葡萄糖,再经碳化制备得到CSN。利用红外光谱、能量色散X射线谱、透射电子显微镜和扫描电子显微镜对CSN进行表征;CCK-8实验检测CSN对小鼠BMDM的细胞活性的影响;将小鼠BMDM铺于6孔板,设置M0、M1、M2和M2+CSN组,用实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qPCR)检测M1巨噬细胞中CD86、白介素6(interleukin-6,IL-6)和一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,iNOS)及M2型巨噬细胞中CD206、精氨酸酶1(arginase 1,Arg1)的mRNA表达水平;Western blot检测iNOS和Arg1的蛋白表达水平;流式细胞术检测巨噬细胞分子标志物CD80和CD206的表达情况。结果CSN由碳、氧和硅元素组成,元素比例分别为36.6%、35.5%和27.9%,呈均匀分散的球形纳米结构,直径分布为80~90nm。CSN在0、3.125、6.25、12.5、25、50μg/ml浓度下对小鼠BMDM的细胞活性影响无明显差异(P>0.05),与M0组比较,M1组CD86、IL-6和iNOS mRNA表达水平均升高(均P<0.01),iNOS蛋白表达升高(P<0.05),CD80表达升高(P<0.05);M2组CD206和Arg1 mRNA表达水平均升高(P<0.001,P<0.01),Arg1蛋白表达升高(P<0.01),CD206表达升高(P<0.001)。与M2组比较,M2+CSN组CD86、IL-6和iNOS mRNA表达水平均升高(均P<0.001),iNOS蛋白表达升高(P<0.05),CD80表达升高(P<0.05);CD206和Arg1 mRNA表达水平均降低(P<0.05,P<0.001),Arg1蛋白表达降低(P<0.05),CD206表达降低(P<0.05)。结论CSN能促进M2型巨噬细胞向M1型转化,调节肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage,TAM)中M1/M2比例。

碳化硅及碳化硅制品

阐述了碳化硅的结构,粉体和制品的制作方法,探讨了碳化硅作为一种新型材料的应用现状和发展前景。

一步法制备多颜色荧光碳掺杂二氧化硅

报道了一种新的合成多颜色荧光碳掺杂的二氧化硅,与以往的溶胶凝胶制备方法不同,利用浓硫酸在较低温度下对正硅酸四乙酯的脱水作用,制备了粉红色的荧光产物,这说明产物在可见光区域有吸收。荧光测试表明产物表现出多颜色荧光的特性,化学分析显示产物为无定形二氧化硅,并含有少量的碳,少量的碳在产物中以C—O键和C=O的形式存在。由于掺杂在二氧化硅结构中的掺杂有C,由此导致的缺陷成为荧光中心,使产物具有较强的荧光。

新型ECL三元体系构建传感平台用于高灵敏检测多巴胺

碳点(CDs)作为一类具有毒性低、生物相容性好等优点的新型电致化学发光(ECL)材料在生物检测方面展现出广阔的应用前景,但是目前存在发光信号不稳定、强度弱等问题。为了解决这些问题,该工作通过提供合适的固载基质和共反应促进剂,有效改进了CDs的ECL性能。首先,用二氧化硅(SiO_(2))包覆制备的CDs,其中SiO_(2)作为固载基质可以有效减少CDs的自聚集问题。其次,针对CDs的发光强度弱的问题,提出一种新型的三元ECL体系,在复合材料CDs@SiO_(2)表面原位还原银纳米粒子(Ag NP),促进共反应试剂S_(2)O_(8)^(2-)的自由基中间体(SO_(4)^(·-))生成效率,从而有效提高CDs的ECL强度。基于AgNP-CDs@SiO_(2)构建的ECL传感平台呈现出对多巴胺(DA)的高灵敏响应性能,其检测范围为10^(-2)mol/L至10^(-7)mol/L,检测限低至8.86 nmol/L。该工作为设计新型ECL体系提供了思路,为疾病标志物的检测提供参考。

低介电常数介质薄膜的研究进展

用低介电常数介质薄膜作金属线间和层间介质可以降低超大规模集成电路(ULSI)的互连延迟、串扰和能耗。从介质极化的原理出发,揭示了开发低介电常数介质薄膜的可能途径;综述了低介电常数介质薄膜的制备方法、结构与性能表征、工艺兼容性等领域的最新进展。

快速热退火增强非晶SiC_xO_y薄膜蓝绿光发射特性研究

采用甚高频等离子增强化学气相沉积技术,以SiH_4,CH_4和O_2作为反应气源,在150℃下制备非晶碳氧化硅薄膜,并对薄膜进行不同条件下快速热退火处理,研究快速热退火处理对其结构和发光特性的影响.实验表明,原始沉积薄膜在可见光全波段展现较强的光致发光特性,经过快速热退火处理后,其发光强度显著增强.薄膜在700℃经过快速热退火10s后,相比于原始沉积薄膜,其发光强度增强6倍,肉眼可见强的蓝绿光光发射.光荧光谱(PL)分析表明,薄膜的发光峰位不随激发波长的改变而发生明显变化.通过结合拉曼(Raman)光谱及傅里叶红外吸收(FTIR)光谱对薄膜的微结构及键合结构分析,分析了不同退火温度和退火时间对其蓝绿光发射增强机制的影响.

Eu掺杂SiC_xO_y薄膜的Eu^(3+)发光机制

利用磁控溅射技术在低温250℃下制备Eu掺杂SiC_xO_y薄膜,研究薄膜的Eu^(3+) 发光激发机制。实验结果表明,薄膜的发光谱由来自基体材料的蓝光和来自Eu^(3+) 的红光组成;随着薄膜中Eu含量由0.19%增加到2.27%,其红光强度增加3倍左右,而蓝光逐渐减弱。Raman光谱及荧光瞬态谱分析表明,其蓝光由中立氧空位缺陷发光中心引起。结合薄膜的Eu^(3+) 激发光谱分析,SiC_xO_y∶Eu薄膜的红光增强源于薄膜中Eu^(3+) 离子浓度的增加和/或基体材料的中立氧空位缺陷发光中心与Eu^(3+) 离子的能量转移。

非晶SiC_xO_y薄膜的可调强光发射机制

采用甚高频等离子体增强化学气相沉积技术,以SiH_4、CH_4和O_2作为反应气源,通过调控O2流量在250℃下制备强光发射的非晶SiC_xO_y薄膜。利用光致发光光谱、荧光瞬态谱、Raman光谱、X射线光电子能谱及红外吸收谱对薄膜的光学性质和微结构进行表征与分析,进而讨论其可调可见光发射机制。实验结果表明,SiC_xO_y薄膜发光性质与薄膜中的氧组分密切相关。随着薄膜中氧组分的增加,其发光峰位由橙红光逐渐向蓝光移动,肉眼可见强的可见光发射。荧光瞬态谱分析表明,薄膜的荧光寿命在纳秒范围。结合X射线光电子能谱和红外吸收谱对薄膜的相结构和化学键合结构进行分析,结果表明薄膜的主要相结构和发光中心随O_2流量的变化是其可调光发射的主要原因。

掺杂 C_(60)的 SiO_2-PDMS有机-无机复合材料的光学性质

用溶胶－凝胶法制备了含有 Ｃ６Ｏ的二氧化硅－聚二甲基硅氧烷复合凝胶材料，研究了材料的制备机理及结构性质，及其在低温条件下的变温发光光谱，给出了发光强度与温度的变化关系曲线拟合实验数据得到了 Ｃ６０／ ＳｉＯ２－ＰＤＭＳ热激活能为

C-SiO_2复合薄膜对口腔钴铬合金耐腐蚀性能的影响

目的:在模拟口腔环境中,研究碳-二氧化硅(C-SiO_2)复合薄膜对钴铬合金耐腐蚀性能的影响,为临床应用提供依据。方法:使用真空旋转涂布法在单晶硅片基底表面均匀旋涂C-SiO_2复合薄膜,用于了解C-SiO_2复合薄膜的参数。选用钴铬合金,制成20 mm×20 mm×0.5 mm试件,运用真空旋转涂层布法在钴铬合金表面均匀旋涂一层C-SiO_2复合薄膜。通过电感耦合等离子体发射光谱仪测量并比较涂层前、后试件浸泡液中Co、Cr、Mo的离子浓度;采用电化学工作站进行塔菲尔极化曲线测试电化学耐腐蚀性能。采用SAS8.0软件包对数据进行统计学分析。结果:电感耦合等离子体发射光谱仪测量结果显示,涂层后,试件浸泡液中Co、Cr、Mo的离子浓度显著小于钴铬合金。塔菲尔极化曲线可见钴铬合金涂层后自腐蚀电位向正方向移动,从-0.261 V上升至-0.13 V;自腐蚀电流密度呈下降趋势,从-5.0017μA/cm^2下降至-5.3006μA/cm^2。结论:C-SiO_2复合薄膜(SiO_2=61.71wt%)能显著减少金属离子的释放,有效提高钴铬合金的耐腐蚀性能,具有良好的临床应用前景。

浅析增材制造技术对高超声速技术发展的推动

高超声速飞行器工作环境恶劣,对材料性能提出了新的要求,在传统加工制造技术不能满足使用要求时,增材制造技术提供了一个全新的途径。这种成型工艺可以加工性能更优的特殊材料与异型组件,加工周期与工件整体性较传统加工方式有显著优势,已经在高超声速技术应用中有所体现。目前在高超声速领域逐步实现了材料-组件-分系统等阶段由低到高的提升,能够承担的制备任务趋于多样化,逐渐开拓了属于自己的领地。介绍了增材制造开始成为分系统级产品的主要制备方式,叙述了增材制造成为复杂结构件的有效制备手段。分析了增材制造成为耐高温复合材料的可选制备方法,并对发展趋势进行了展望。