电晕老化对纳米复合PI薄膜介电性能的影响

高温超导非晶合金变压器作为低温运行设备具有节能降耗的功能。选择耐低温的聚酰亚胺(PI)薄膜为高温超导非晶合金变压器主绝缘材料,改进PI薄膜的制备工艺,搭建电晕老化系统,对PI薄膜进行电晕老化预处理。对经电晕老化预处理后的薄膜的介电特性进行研究,发现液氮环境中电晕老化薄膜的介质损耗角正切值要低于常温环境,在质量分数小于或等于5%时纳米粒子填充PI薄膜的介质损耗角正切值小于处理前薄膜的质损耗角正切值。

空间天线用金属薄膜/有机材料结构脉冲激光刻蚀界面特性研究

为了研究脉冲激光刻蚀过程中金属薄膜/有机材料界面的特性变化,以典型的有机材料聚酰亚胺(PolyImide,PI)为基底,通过物理气相沉积在其表面制备了1μm厚的金属Cu薄膜,分别采用短脉冲(100 ns)和超短脉冲(290 fs)激光刻蚀去除部分金属薄膜,然后借助XPS、SEM等对刻蚀后的界面进行了表征分析,测试了样品高频段(4~18 GHz)的介电性能以及太阳光谱(200~2 000 nm)的透射性能。结果表明,纳秒和飞秒激光作用后,Cu/PI这种热物性相差很大的材料体系的界面特征存在共性和差异。共性体现在两种激光刻蚀后的介电常数和损耗因子值比刻蚀前均有小幅提升,这是由刻蚀过程中金属薄膜气化反向沉积的颗粒及界面处PI碳化在新表面上形成了一层很薄的介质薄膜引起的。差异性体现在界面微观形貌上,由于飞秒和纳秒激光的作用机制不同,飞秒激光刻蚀后界面浅表层形成了微孔洞结构,导致在500~2 000 nm可见/近红外波段透射率下降60%左右,而纳秒激光刻蚀后透射率没有明显变化。

CO_(2)激光直写PI薄膜温度、应力场仿真与分析

CO_(2)激光直写诱导碳基前驱体生成石墨烯过程中,温度与应力是影响石墨烯生成质量的主要因素。利用COMSOL Multiphysics仿真软件,建立连续CO_(2)激光作用于聚酰亚胺(PI)薄膜温度场与应力场模型,研究激光功率、光斑直径、扫描速度对平均升温速率(δ)及热应力的影响,并根据石墨烯生成温度阈值与薄膜受损温度阈值筛选出合理参数范围。仿真结果表明:在重复扫描策略下,薄膜正面平均升温速率δ1与激光功率呈线性正相关关系,与光斑直径呈指数下降关系,与扫描速度呈幂函数单调递减关系,δ1的较优范围为93.6℃/s≤δ_(1)≤147.8℃/s;背面平均升温速率δ2与激光功率呈线性正相关规律,与光斑直径呈二次函数单调递减规律,与扫描速度呈线性负相关规律,δ2的较优范围为69.5℃/s≤δ_(2)≤86.9℃/s。激光功率是影响热应力的主要因素,仿真结果与结论可为PI薄膜激光诱导石墨烯研究提供参考。

耐磨涂层用SiC/PI复合薄膜的碳化研究

目的拓宽碳化硅增强聚酰亚胺（SiC／PI）复合薄膜在耐磨涂层领域的应用。方法利用流延成膜法制备SiC／PI复合薄膜，在氮气氛围中对复合薄膜进行600～1000℃的碳化处理，并对碳化后的薄膜进行SEM．XRD及FTIR等测试．分析碳化过程中组织结构的变化。结果由于SiC纳米颗粒起到物理交联点的作用．复合薄膜的热稳定性和残碳率得到提高，同时也具有了断裂塑性特征。随着碳化温度升高，复合薄膜六角碳层结构逐步完善。PI在碳化中，芳核自由基聚合成环数更多的分子，且SiC与PI的界面处产生Si—O键。结论碳化过程中，SiC纳米粒子与PI作用形成微弱的化学键合，改善了碳膜的界面结合情况．使得其耐热性得到提高。

碳管长径比对MWNTs/PI复合薄膜介电性能的影响

采用混酸氧化法处理多壁碳纳米管(MWNTs),在不同处理时间下得到不同长径比的碳纳米管,并通过扫描电镜(SEM)对碳纳米管的形貌进行观察。以不同长径比的碳纳米管掺杂改性MWNTs/PI复合薄膜。运用体积排斥理论和渗滤理论预测分析了碳纳米管长径比对MWNTs/PI复合薄膜渗流阈值和介电常数的影响,并实测了MWNTs/PI复合薄膜的渗流阈值和介电常数,分析了理论预测与实测结果差异的原因。

PI/SiO_2复合薄膜导热性能理论预测和实验验证

在对复合材料导热性能的多种预测模型进行理论分析和对比研究的基础上,应用自行研制的亚微米/微米薄膜材料热性能测试仪和差示扫描量热仪(DSC)对聚酰亚胺(PI)及其复合薄膜PI/SiO2的热扩散率和比热进行了实验研究,通过导热系数实测值和模型预测值的对比,显示预测模型中考虑填充颗粒尺寸分布的Sorin模型预测值与实验值更为吻合。理论预测和实验研究均表明,在20～160℃温区内,PI/SiO2的导热系数随着SiO2添加量的增加和温度升高呈现明显增大的趋势。

纳米多孔SiO_2/PI杂化薄膜的制备与性能研究

采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶法与分子模板法相结合,通过旋转涂覆在硅衬底上制备了掺杂聚酰亚胺(PI)的纳米多孔SiO2薄膜,并利用差热分析(DSC-TGA)、红外吸收光谱(FTIR)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射(XRD)、台阶仪(Atom-ic-Profiler)等对薄膜的性能进行了分析表征。结果表明,所制备的SiO2/PI杂化多孔薄膜为多孔的无定型结构,具有较好的热稳定性及力学性能,一层膜和两层膜的平均孔径分别为68和72nm,厚度分别为917和1288nm。

碳纳米管的表面处理对MWNTs/PI杂化薄膜拉伸性能的影响

探究碳纳米管(MWNTs)的表面处理方法对PI薄膜拉伸性能的影响。采用超声法、混酸法和芬顿法对多壁碳纳米管进行表面处理,通用原位聚合法和热亚胺化制得MWNTs/PI杂化薄膜。结果表明:超声法只能提高MWNTs的分散性,对PI薄膜拉伸强度的提升并不明显;混酸处理切短了MWNTs提高了分散性,在MWNTs上接枝了羟基官能团,提高了两相界面的相互作用,使薄膜的拉伸强度得到有效提升;芬顿法切短了MWNTs提高了分散性,但MWNTs的多壁状结构未破坏,在MWNTs上接枝了羟基和羧酸等有机基,使MWNTs与PI基体形成了强相互作用界面,显著提高了杂化薄膜的拉伸强度,提升幅值达13.9%。

高温热处理对PI基炭薄膜的影响

研究了在氩气气氛的保护下，PI（聚酰亚胺）基炭薄膜在高温热处理过程中结构转变的过程和试样的若干性能与热处理温度的关系。用激光拉曼光谱和X—射线衍射技术对其样品的结构参数给予了表征。实验表明，在1700℃以前样品纵、横方向处于收缩状态，1700℃至3160℃（终温）则处于伸长状态；而重量变化却在2100℃以前处于减小状态，2100℃以后呈增重状态；电导率由1．03×102S／cm（1000℃）增加到2．1×104S／cm（3160℃）。随着热处理温度的提高．样品表面结构的有序度增加，终温样品十分接近石墨晶体；样品结构参数d002值逐渐减小，Lc值却一直处于增加状态。

原位一步法制备PMDA/ODA基PI/Ag复合薄膜

采用PMDA/ODA-AgAc/TFAH体系,用原位一步法制备了具有一定反射性和导电性的表面银膜化的PI/Ag复合薄膜,并对影响薄膜制备的各种因素以及薄膜亚微相态与其性能之间的关系进行了研究。实验中wAg=0.13的薄膜反射率达29.5%,而且经过轻微抛光后具有了导电性,表面电阻率为100Ω/sq。同时,金属化后的复合薄膜很好地保持了母体聚酰亚胺的机械性能。

SiO_2含量对PI/SiO_2杂化薄膜性能的影响

聚酰亚胺与SiO2杂化形成的有机-无机杂化薄膜体现出了优异的综合性能,在催化与分离、微电子、光电和绝热材料等领域具有广泛的应用及发展潜力。杂化材料相关的研究也越来越多,就SiO2含量对聚酰亚胺/SiO2杂化薄膜的光、电、热和力学性能的影响进行综述,总结了杂化薄膜的性能随SiO2含量变化而变化的基本规律。

射频磁控溅射法制备PI基CeO_2-TiO_2复合薄膜

采用射频磁控溅射技术在柔性基体PI(聚酰亚胺)上制备了纳米CeO2-TiO2复合薄膜。借助X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)和紫外-可见光谱仪分别研究了薄膜的物相结构、表面生长形貌和薄膜的紫外-可见光透过率及光学能隙,并用WS-2000型薄膜划痕仪测定薄膜与基体的界面结合强度。实验结果表明:沉积态的薄膜为非晶态,经200℃退火处理4h后,转化为良好的晶态,薄膜中主要含有锐钛矿相结构;溅射功率对薄膜的形貌,光学性能及界面结合力均有影响。尤其当溅射功率为120W时,薄膜的综合性能最优;平均晶粒尺寸110nm,表面粗糙度为160nm,吸光率达80%,光学能隙Eg仅为(2.65±0.05)eV,划痕法测量涂层与基体的附着力为60N。

聚酰亚胺PI／SiC复合薄膜材料的制备及特性

用化学合成法制备用于电子封装中的聚酰亚胺基复合介电材料,并通过透射电镜、红外光谱仪对复合薄膜材料组织观察、结构表征。结果表明,聚酰亚胺基复合材料实际是一种共聚物,属于分子杂化复合材料,是纳米碳化硅小分子均匀分散在大分子聚合物基体中的复合材料体系,介电常数较低,平均值为ε=2．3,最低迭ε=2．0,吸水性也较低。

ZrW_2O_8粉体及ZrW_2O_8/PI杂化薄膜的制备研究

以分步固相法制备了ZrW_2O_8粉体,以旋涂法制备出ZrW_2O_8/聚酰亚胺(PI)杂化薄膜,采用X射线衍射(XRD)对所得粉体的结构及性能进行表征,以傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM)研究了所得薄膜的结构、热稳定性及表面形貌。结果表明:采用分步固相法在1220℃制得高纯度ZrW_2O_8粉体,其在室温～500℃温度区间内平均热膨胀系数为-6.31×10^(-6)K^(-1),ZrW_2O_8颗粒不会影响PI薄膜的结构和热稳定性,同时偶联剂的使用有助于提高ZrW_2O_8粉体在PI基体中的分散性。

耐电晕PI薄膜及其耐电晕寿命评定方法的研究

本文主要研究适合变频电机使用的改性聚酸亚胺的耐电晕性能，采用逐级升压击穿法评定耐电晕寿命。首先测试了由杜邦公司提供的FCR薄膜的耐电晕性能，所得结果与杜邦公司提供的数据吻合得很好；对杜邦KaptonCR薄膜和几种自制薄膜进行了耐电晕测试，并将两次测试结果作了对比和分析。证明所采用的测试方法是简便可靠的，CK6、CK2和B10—2型薄膜具有接近FCR膜的耐电晕性能。

KH550修饰Al_2O_3及其对PI/Al_2O_3薄膜性能的影响

通过调整KH550的含量对Al2O3粉体表面进行改性,并用红外光谱(FT-IR)和X射线衍射(XRD)对改性后的粉体进行表征,表征结果显示KH550成功的键合到Al2O3粉体表面。然后分别使用Al2O3以及改性Al2O3制备了一系列无机粉体含量为16%(质量分数)的PI复合薄膜,通过扫描电子显微镜(SEM)对复合薄膜的断面微观形貌进行表征,并对复合薄膜的力学性能和击穿场强进行测试。测试结果显示KH550的含量对无机粉体分散情况有较大影响。当KH550含量为2%(质量分数)时,PI/KH550-Al2O3复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率最优,分别为130 MPa,12%,与PI/Al2O3薄膜相比,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了22.8%,44.5%,击穿场强与其相近。

碱催化多孔SiO_2/PI杂化薄膜的制备与力学性能研究

采用碱催化正硅酸乙酯(TEOS)的溶胶-凝胶法与分子模板法相结合,通过旋转涂覆在硅衬底上制备掺杂聚酰亚胺(PI)的纳米多孔SiO2薄膜,并在其表面制备致密过渡膜。利用差热分析(DSC-TGA)、原子力显微镜(AFM)、台阶仪(Atomic-Profiler)、微纳力学性能测试仪(Universal Nano+Micro Mechanical Tester)等对薄膜的性能进行了分析表征。结果表明,所制备的SiO2/PI杂化多孔薄膜具有较好的力学性能和热稳定性;一层膜和两层膜的平均厚度分别为917和1288nm;镀有过渡膜的样品具有最为平整的表面形貌和最小的表面动摩擦系数。

PI柔性衬底上Ga掺杂ZnO透明导电薄膜的常温制备及特性研究

采用射频(RF)磁控溅射技术在室温条件下制备了基于柔性PI衬底上不同氧化镓(Ga_2O_3)掺杂浓度的ZnO(GZO)薄膜。研究发现,在Ga_2O_3掺杂浓度为5%(质量比)情况下,制备的GZO薄膜具有最优化的光电特性,其对应电阻率为5.85×10^(-4)Ω·cm,Hall迁移率为14.6 cm^2·V^(-1)·s^(-1),载流子浓度为7.33×1020cm^(-3),可见光区平均透过率为86.5%。经过1000次弯折测试后,垂直于折痕方向的电阻明显增大,而平行于折痕方向的电阻变化相对较小。基于以上结果,可以得出所制备的GZO薄膜具备优异的光电特性,有望应用于各种柔性光电设备。

以PI为基底的金薄膜导热导电性能研究

实验利用瞬态电热技术测量出镀在聚酰亚胺(PI)基底表面的6. 4 nm金薄膜面内方向的导热系数、导电系数和洛伦兹数,并研究了PI薄膜基底的热处理温度与时间对金薄膜导热、导电性能的影响。研究结果表明,PI基底可以促进金薄膜面内方向的热传导与电传导。PI薄膜基底表面金薄膜导热、导电性能最强,适合应用在柔性电子领域中。当对PI薄膜基底的热处理时间为1 h时,随着热处理温度从50℃升到200℃,金薄膜的导热、导电系数呈下降趋势。当热处理温度为200℃时,随着热处理时间从0 h升到6 h,金薄膜的导热、导电性能先下降后上升,并在6 h后趋于稳定。

模糊PI控制器在薄膜张力控制系统的应用研究

本文介绍了薄膜涂胶的张力控制硬件构成以及传统的张力PI控制流程。论述了模糊PI控制应用于薄膜涂胶系统的SIMULINK仿真。仿真结果表明模糊PI张力控制比常规PI张力控制响应更快、抗干扰强、稳定性好,有效地改善了控制性能指标,为实际的涂胶张力控制方法提供借鉴和参考。