高三阶光学非线性Cd/CdS-SiO2复合薄膜的电化学–溶胶凝胶制备及表征

以硝酸镉、硫脲和正硅酸乙酯为前驱体,采用电化学-溶胶凝胶法,以ITO玻璃为基底制备了透明薄膜。扫描电子显微镜（SEM）表征表明薄膜为纳米束结构。X射线能谱（EDX）表征表明薄膜由Si、O、Cd、S元素组成,Cd/S（原子比）〉1。EDX表征结合循环伏安（CV）实验确定薄膜为Cd/CdS-SiO2复合薄膜。Z扫描表征表明,薄膜在1064 nm处表现出自散焦特性的非线性折射效应和饱和吸收特性的非线性吸收特性。薄膜的三阶非线性极化率（χ（3））较高,达到了1.18×10-14~1.39×10-13（m/V）2,表明薄膜具有优良的三阶光学非线性。分析认为薄膜中CdS的含量对薄膜的光学性非线性起主要作用。

Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜对304不锈钢抗高温氧化性能的影响

为提高304不锈钢的抗高温氧化性能,采用溶胶-凝胶法以异丙醇铝和CeCl_3·7H_(2)O为原料,在304不锈钢表面分别制备了Al_(2)O_(3)薄膜和Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜,通过氧化动力学曲线、XRD、SEM和EDS分析,研究了不同Ce/Al比例(摩尔比,下同)的Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜对304不锈钢900℃抗高温氧化性能的影响。结果表明,涂覆Ce∶Al=1∶10的薄膜试样在900℃循环氧化100 h后的氧化增重与氧化剥落量仅为未涂覆试样的34.1%和51.8%,抗高温氧化性能最佳。Al_(2)O_(3)-Ce_(2)O_(3)复合薄膜降低了304不锈钢基体表面的氧分压,有利于生成保护性的Cr_2O_(3)氧化层,有效抑制了Cr_2O_(3)的挥发;添加Ce_(2)O_(3)降低了氧化层中的热应力,提高了其附着力;Ce_(2)O_(3)起到了活性元素效应,改变了氧化膜的生长机制,因此显著提高了不锈钢的抗高温氧化性能。

TiB_(2)/WS_(2)复合薄膜退火处理下的结构演变与磨损失效分析

在严苛的航空航天工况环境下,WS_(2)基复合薄膜在减摩耐磨方面的结构演变和失效规律仍须进一步探索。为扩展其在温域上的应用范围,采用磁控溅射技术在硅片和718高温合金块上沉积TiB_(2)/WS_(2)复合薄膜,分别在200、450和600℃大气环境下对复合薄膜进行退火处理。利用扫描电子显微镜、透射电镜、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、纳米压痕仪和球盘高温摩擦试验机等分析技术对退火处理前后薄膜的组分、结构、力学性能和摩擦磨损性能进行研究。结果表明:随着退火温度的升高,复合薄膜中硫元素的分解率增大,S/W比降低,薄膜氧化程度增加。未退火处理薄膜在摩擦过程中由于形成易于剪切滑移的WS_(2)(002)晶体取向结构保持了低且稳定的摩擦因数。200℃退火处理后薄膜的致密性增加,硬度得到明显的提升,显示良好的减摩耐磨性能[摩擦因数<0.075,磨损率为9.21×10^(-6)mm^(3)/(m·N)量级]。450℃退火处理后薄膜中生成的氧化相WO_(3)、TiO_(2)导致摩擦因数波动上升,磨损率增加。600℃退火处理后薄膜瞬时失效,主要是由于薄膜中硫元素的大量分解流失难以形成润滑相和薄膜表面形成松散堆积结构所造成的。通过观察退火处理前后复合薄膜微观结构的变化明确了其在不同温度下的磨损失效演化规律。

VO_(2)@KH550/570@PS复合薄膜的制备及其热致相变性能

低成本和规模化的薄膜化生产技术是热致相变性二氧化钒VO_(2)(M)普及应用于节能窗领域的关键。采用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷/γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷KH550/KH570对固相法合成的VO_(2)(M)粉体进行表面改性,再经微乳液聚合得到聚苯乙烯(PS)修饰的VO_(2)@KH550/570@PS微球(VSPS),以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏二氟乙烯(PVDF)为聚合物共混基材,系统研究表面修饰对VO_(2)(M)基聚合物复合薄膜的性质及光学、隔热性能的影响规律。结果表明:偶联剂预修饰有利于提升乳液聚合过程中PS与VO_(2)结合,交联剂亚甲基双丙烯酰胺(MBA)的引入增强了VSPS的化学稳定性。相比VO_(2),VSPS在聚合物溶液体系中的分散能力增加,得到更加均匀的聚合物复合薄膜。其中VS_(570)PS/PVB的可见光透光率T_(lum)高达86.64%,太阳能调制效率ΔT_(sol)较VO_(2)/PVB提升了12倍,与空白玻璃温差达16℃。这种兼具高透光性和隔热性能的VSPS聚合物复合膜制备技术为VO_(2)(M)的智能窗材料应用提供了有益的思路。

PBST/TiO_(2)/MgO复合薄膜的制备及性能

采用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对TiO_(2)/MgO NPs改性,采用溶液共混法制备了聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯(PBST)/TiO_(2)/MgO NPs纳米复合薄膜,并探讨了其在食品包装方面的应用。研究了改性TiO_(2)/MgO NPs对PBST基体机械、阻隔、抗菌和保鲜性能的影响。结果表明:复合膜的抗拉强度和水蒸汽透过率分别为29.39MPa和2.43×10^(-11) g·m/(m^(2)·s·Pa),相较PBST基体抗拉强度提高了24.32%,水蒸汽透过率降低了32.37%,且对金黄色葡萄球菌(S.aures)和大肠杆菌(E.coli)抑菌效果显著,分别达到98.7%和97.2%,并对圣女果有良好的保鲜性能,当改性后的TiO_(2)/MgO NPs质量含量为5%时,复合薄膜的性能最佳。

基于共溅射ZnO/SnO_(2)异质结薄膜的气体传感器研究

采用射频磁控共溅射法在叉指电极上制备了ZnO/SnO_(2)n-n异质结复合薄膜,系统测试了其气敏特性,并分析了其气敏机理。结果表明,与ZnO薄膜和SnO_(2)薄膜气体传感器相比,ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器具有更低的工作温度、更高的灵敏度以及更快的响应和恢复速度。ZnO/SnO_(2)异质结薄膜气体传感器对乙醇具有较好的选择性,最低检测体积分数为1×10^(-6),最佳工作温度为250℃;对1×10^(-4)乙醇气体的灵敏度可达18.4,响应时间和恢复时间分别为10 s和19 s。

MoS_2基复合薄膜制备及其结构与摩擦学性能研究

利用多靶磁控溅射法制备MoS_2基系列复合薄膜,通过扫描电子显微镜、X-ray衍射、拉曼光谱对薄膜微观形貌及晶体结构进行表征,利用纳米压入表征薄膜硬度及弹性模量,通过微动摩擦磨损试验对比分析了该系列薄膜在大气环境下的润滑性能.研究结果表明:MoS_2薄膜中复合C、Ti元素可有效抑制薄膜生长过程中柱状结构的形成,薄膜更为致密;复合薄膜的摩擦系数及磨损率显著降低.其中,MoS_2+C+Ti三元复合薄膜硬度为7.43 GPa,其弹性模量及弹性恢复量分别为98.1 GPa和61.7%.在大气环境(RH 35%~50%)下,法向载荷10 N时MoS_2+C+Ti薄膜具有最低的磨损率4.67×10–17 m^3/(N·m),该薄膜在不同载荷的微动摩擦试验中均具有最好的承载力.

非平衡磁控溅射沉积MoS_2-Ti复合薄膜结构与摩擦磨损性能研究

采用非平衡磁控溅射法制备出不同Ti含量的MoS2-Ti复合薄膜并对其结构进行表征,采用显微硬度仪测量MoS2-Ti复合薄膜的显微硬度,在球-盘摩擦磨损试验机上评价其在大气中的摩擦磨损性能.结果表明:不同Ti含量的MoS2-Ti复合薄膜呈岛状生长模式,断面呈致密细柱状,结晶状态均为无定形态;薄膜的显微硬度随Ti含量增加而升高;MoS2-Ti复合薄膜在大气中的摩擦磨损性能优于MoS2薄膜,掺杂适当Ti可以使MoS2-Ti复合薄膜的摩擦曲线波动减小,耐磨寿命提高,在本试验研究范围内,含30%Ti复合薄膜的耐磨寿命最长,当Ti掺杂量达到50%时MoS2-Ti复合薄膜失去润滑性能.

Ce掺杂TiO_2纳米复合薄膜的制备及光催化活性

采用溶胶-凝胶技术,以CTAB作为模板剂,提拉法镀膜制备了Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜,利用XRD、N2吸附-脱附、UV-Vis、SEM及XPS对样品进行了表征。结果表明,铈离子以Ce4+和Ce3+两种形式存在于体系中,而CTAB有效抑制了TiO2晶粒的长大和二氧化钛晶相的转变,加入CTAB的Ce掺杂TiO2纳米复合薄膜的吸收带边较纯的TiO2发生了红移。光催化活性表明,这种处理方式明显提高了TiO2光催化活性。在紫外光照120 min下,CTAB(1.0%)/Ce(1.0%)-TiO2纳米复合薄膜的光催化活性最佳,对甲基橙降解率达到95.3%。

MoS_2-Al复合薄膜高温摩擦学性能研究

目的提升MoS_2薄膜在高温环境下的润滑性能。方法应用非平衡磁控溅射技术共溅射MoS_2靶和Al靶沉积MoS_2-Al复合薄膜。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压入仪和CSM牌高温摩擦磨损试验机,评价MoS_2-Al复合薄膜表面及断面形貌、微观结构、机械性能和高温环境下的摩擦学性能,并通过奥斯巴林显微镜观察磨痕及磨斑形貌。结果温度超过400℃时,Al含量(原子数分数)为18.3%的MoS_2-Al复合薄膜表现出了优异的高温润滑性能,摩擦初始阶段的摩擦系数保持在0.07左右,平均摩擦系数低至0.172,比纯MoS_2薄膜的摩擦系数降低了64%,摩擦曲线十分稳定。结论当薄膜中Al的添加量为18.3%时,Al的引入在不破坏MoS_2结构时起到了自身优先氧化的作用,从而保护了MoS_2结构不被破坏,使MoS_2-Al复合薄膜在高温环境下的润滑能力得到了显著提升。

溅射沉积WS_2/Ag纳米复合薄膜在不同环境中的摩擦磨损性能研究

利用直流磁控溅射方法在钛合金基底上制备W S2/Ag纳米复合薄膜,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及能谱仪对复合薄膜的表面形貌和组织结构进行分析,用球-盘式摩擦磨损试验机对复合薄膜在真空和潮湿空气环境中的摩擦磨损性能进行研究.结果表明:溅射沉积制备的W S2/Ag复合薄膜为非晶态结构,弥散分布于W S2基体中的晶态纳米Ag相提高了薄膜与基底的界面结合强度;与纯W S2薄膜相比,W S2/Ag纳米复合薄膜虽然在不同环境中的摩擦系数有所增加,但其在潮湿空气中的耐磨性能(磨损寿命)具有较大幅度的提高,且摩擦状态更稳定.

SnO_2TiO_2复合半导体纳米薄膜的研究进展

本文概述了SnO2TiO2复合半导体纳米薄膜的发展历史和研究现状,对比分析了“混合”、“核壳”和“叠层”3种复合薄膜的结构和性能特点,着重论述了叠层结构的SnO2/TiO2复合薄膜的光电化学和光催化特性。结合作者的研究工作,探讨了SnO2/TiO2双层复合薄膜上下层厚度对其光催化活性的影响,指出复合薄膜光催化活性的提高可归因于电子从TiO2向SnO2的迁移。最后对SnO2/TiO2复合薄膜的局限性和发展潜势做一简要分析,强调了该复合薄膜本身的应用特点。

纳米Au-TiO_2复合薄膜的溶胶-凝胶法制备、表征和性能

用溶胶 -凝胶法制备了纳米 Au-Ti O2 复合薄膜 .X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜、紫外 -可见光谱及摩擦磨损实验研究表明 ,复合薄膜均匀致密 ,Au以纳米晶粒形式均匀、不连续分散镶嵌于Ti O2 基体中 ,纳米 Au粒径为 1 4～ 2 5 nm;复合薄膜在可见光区有较强的吸收 ,吸收峰位置和强度与烧结温度和金的添加量有关 ;复合薄膜具有良好的抗磨减摩性能 ,在 1 N负荷下 ,摩尔分数为 5 %的 Au-Ti O2 薄膜的摩擦系数仅为 0 .0 9～ 0 .1 0 ,耐磨寿命多于 2 0 0 0滑动周次 .

魔芋葡甘露聚糖-TiO_2复合薄膜的性能表征及保鲜特性分析

以魔芋葡甘露聚糖(konjac glucomannan,KGM)和纳米TiO2为原料,制备KGM-TiO2复合薄膜。研究复合薄膜的性能,利用紫外分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪和X-射线衍射对复合薄膜的结构及性能进行表征分析,并对其进行豆腐和樱桃的保鲜实验。结果表明:纳米TiO2的掺入能有效提高KGM薄膜的断裂伸长率,减缓薄膜的溶胀行为,但是降低了薄膜的透光率。表征分析发现,TiO2与KGM在一定程度上发生了交互作用,经感官鉴定,KGM-TiO2复合薄膜提高了豆腐及樱桃的新鲜程度,延长了贮藏期。

ZnFe_2O_4和TiO_2纳米复合薄膜光电催化性能的研究

采用溶胶凝胶法,在导电玻璃上制备了纳米ZnFe2O4和TiO2的复合薄膜,利用X射线衍射仪及扫描电镜对其进行了表征,通过复合薄膜对甲基橙的降解试验研究了其光电催化性能及催化机理。并将复合薄膜、ZnFe2O4薄膜和TiO2薄膜在不同电压下的光电催化效果进行了对比,结果表明:复合薄膜的光电催化降解效率有了明显提高,三层复合薄膜ZnFe2O4+TiO2+ZnFe2O4的光催化效果最好,在外加偏压0.2-6V范围内随电压增大不同薄膜对甲基橙的降解率均呈现波动性增长。

VO_2/FTO复合热致变色薄膜的制备及其光学特性

在掺氟的SnO2(FTO)导电玻璃衬底上采用直流磁控溅射的方法室温沉积纯钒金属薄膜,再在退火炉中经后退火工艺制备VO2/FTO复合热致变色薄膜,并对复合薄膜的结构及其光学特性进行研究.结果表明,导电玻璃上的FTO并没有改变VO2择优取向生长,但明显改变了VO2薄膜的表面形貌特征.与相同工艺条件下在玻璃衬底上制备的VO2薄膜相比,VO2/FTO复合薄膜的相变温度降低约18℃,热滞回线温宽收窄约4℃,相变前后的红外透过率分别约为42%和21%.说明复合薄膜既可明显降低相变温度和热滞宽度,又可增强VO2薄膜的红外调控能力.

非平衡磁控溅射沉积MoS_2-Ti复合薄膜的结构与真空摩擦磨损性能研究

采用非平衡磁控溅射法制备MoS2-Yi复合薄膜，采用SEM、XRD和XRF对薄膜的结构进行表征，在真空球-盘摩擦试验机上评价试验载荷、转速以及基底材料种类对薄膜真空摩擦磨损性能的影响．结果表明：MoS2-Ti复合薄膜表面致密均匀，断面为细柱状结构，呈MoS：（002）基面择优取向，薄膜中Ti含量为8wt．％，S：Mo原子比为1．8．在真空度优于5×10～Pa、室温环境中，当试验载荷从5N增加至20N时，薄膜的摩擦系数和耐磨寿命都呈减小趋势，摩擦系数变化符合赫兹接触理论模型；当试验速度从250r／min提高至1000r／min时，薄膜的摩擦系数逐渐减小，耐磨寿命变化量较小；不同基体材料上薄膜的摩擦系数平均值均为0．02，9Cr18、45#钢和40Cr基材上薄膜耐磨寿命区别不大，在20～25km之间，磨损形式为磨粒磨损，30CrMnSi上薄膜耐磨寿命明显下降，只有10．3km，磨损形式为黏着磨损，研究结果表明如果基底材料与摩擦对偶间发生黏着磨损，会明显降低其表面沉积薄膜的耐磨寿命．

TiO_2-ZrO_2复合薄膜的制备和摩擦学性能

以ZrOCl2@8H2O和TiCl4为原料,用溶胶-凝胶法制备了高取向的TiO2-ZrO2复合薄膜,研究了复合薄膜的组成结构、表面形貌和摩擦学性能结果表明,该复合薄膜均匀致密、具有四方ZrO2结构;复合薄膜具有良好的减摩抗磨性能.在0.5 N低负荷下,复合薄膜与AISI 52100钢和Si3N4对磨时的摩擦系数为0.14～0.20,耐磨寿命大于5000次.TiO2-ZrO2复合薄膜可用作特殊工况条件下的减摩抗磨保护性涂层.

TiO_2/Al_2O_3复合薄膜的亲水性能研究

采用溶胶 凝胶法制备了TiO2/Al2O3复合薄膜,通过XRD、XPS、UV透射光谱的分析及薄膜表面接触角的测量,研究了Al2O3与TiO2配比、热处理温度、膜厚度等因素对复合膜的亲水性、透光率的影响。结果表明:Al2O3的加入和膜厚度的增加均有利于TiO2薄膜亲水性的改善;热处理温度对TiO2/Al2O3复合膜的亲水性有较大影响,其中经450℃热处理的薄膜亲水性最好;Al2O3的加入未降低复合膜的可见光透光率,其平均透光率大于80%。

磁控溅射沉积高承载、低摩擦MoS_2/Ti复合薄膜

采用磁控溅射技术制备了不同Ti含量的Mo S2/Ti复合薄膜,利用SEM、AFM、纳米压痕仪、XRD和CSM摩擦试验机分析了复合薄膜的结构、力学和摩擦学性能.结果表明:复合薄膜结构致密,表面光滑平整,且具有较高的硬度,Ti含量较低的Mo S2/Ti复合薄膜呈现以(002)基面为主的择优取向;在大气环境下,赫兹接触应力为2.5 GPa的摩擦工况下,Ti含量较低的Mo S2/Ti复合薄膜的摩擦系数低至0.02,磨损率低至10-17m3/(N·m)数量级,呈现出高承载、低摩擦、耐磨损的优异摩擦学性能.这是由于Ti的掺杂一方面提高了复合薄膜的力学和抗氧化性能,另一方面复合薄膜的(002)基面取向对其摩擦磨损性能发挥了重要作用.