硅微通道板的研究进展

基于微通道板(microchannel plates,MCP)高性能与绿色制造的要求,探索铅玻璃微通道板(lead silicate glass microchannel plates,LSG-MCP)的替代材料已成为MCP研究的热点。近20年来,以硅为替代材料的微通道板研究取得显著进展,并成为最具应用前景的微通道板类型之一。综述了硅微通道板(Si-MCP)的研究进展,主要概述Si-MCP的基底材料、制备技术、性能和应用领域,尤其是微孔阵列及其内壁表面功能层的成形技术。并将其与传统LSG-MCP比较,分析了Si-MCP制备技术与性能的优劣。最后,展望了Si-MCP的进一步发展方向。

基于硅微通道板的CoNiP微米管阵列的磁性

利用压差液流法在硅微通道板(MCP)孔道内侧壁上沉积钴镍磷(CoNiP)软磁性材料,制备了钴镍磷微米管阵列。比较了液流沉积与直接水热法沉积两种工艺方法,验证了液流法对于宏多孔硅化学沉积的优化。以不同方式对所得样品进行退火,观察平行和垂直于微米管长轴方向的矫顽力和剩磁比(Mr/Ms),发现垂直于微米管阵列长轴方向的剩磁比明显大于平行于微米管阵列长轴方向的,这表明制备样品的易磁化方向为垂直于微米管阵列长轴的方向,同时电流退火使垂直和平行于微米管长轴方向的矫顽力的大小关系发生反转。

硅微通道板电沉积Fe-Ni微米线阵列结构及磁性能

采用恒流电镀法,以硅微通道板(Si-MCP)为衬底,在其内沉积铁镍合金材料,得到了三维磁微米线阵列结构并研究了其磁性能。X射线衍射(XRD)图谱显示所沉积的铁镍合金呈现面心立方(FCC)晶体结构,其中(111)晶面和(200)晶面取向度较大。能谱仪(EDS)能谱显示电沉积的合金成分中Fe约占17%,Ni约占83%。使用振动磁强计分别测试外加磁场方向垂直样品表面和平行样品的磁滞回线,发现当外加磁场垂直样品表面时矩形比Mr/Ms为0.37,磁场平行样品表面时矩形比Mr/Ms为0.03,结果说明样品易磁化方向与表面垂直,并且具有明显的磁各向异性,这主要是由于磁微米线阵列的形状各向异性。

基于硅微通道板的NiFeP磁微米线阵列制备及软磁性能

以硅微通道板(Si-MCP)作为基底,采用真空化学镀的方法在其孔道内沉积一层镍铁磷合金层,进而形成一个排列整齐的阵列结构。对这种阵列的形貌进行了研究,发现它是由无数根空心正方形微米线构成。此外,还分别研究了平行于微米线阵列和垂直于微米线阵列的磁滞回线,结果表明样品的易磁化方向是垂直于轴向的,与常规情况不同,这可能是由于硅微通道板表面沉积了过多的合金造成的。最后研究了不同的快速热退火温度对样品矫顽力和矩形比的影响,结果表明矫顽力和矩形比都随着温度升高先减小再增加,在300℃左右时矫顽力和矩形比达到最小,此时软磁性能最好。

基于三维结构的钯催化电极的制备及其性能分析

利用MEMS技术制备了硅微通道板（Si-MCP）并以此作为基底制备宏孔导电网络（MECN）,利用3种方式在其外表面和孔道内壁沉积钯纳米粒子合成了三维乙醇催化电极。通过X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等表征手段对电极形貌和组分进行了分析,基于液流沉积的样品孔道内壁的钯纳米粒子最为均匀和致密。电化学测试结果也表明此种样品具有最优的电催化活性和运行稳定性（连续扫描后,催化电流仅下降11%）。其中,液流沉积形成的样品对高浓度乙醇的电催化氧化电流密度可达554 mA/cm2,此数值分别是真空无电镀样品产生的电流密度的3.5倍,电镀样品产生的电流密度的35倍。研究结果说明,液流沉积形成的丰富活性位点有助于提高三维微型催化电极的电化学性能,因此基于液流沉积的Pd/MECN电极将在乙醇燃料电池方面具有广阔的应用前景。

微纳BNT铁电薄膜阵列制备及性能研究

采用溶胶-凝胶和旋涂抽滤方法,在硅微通道(Si-MCP)衬底的内壁上涂敷前驱物,然后分别在600℃,650℃,700℃和750℃条件下制备Bi3.15Nd0.85Ti3O12/Si-MCP微纳薄膜阵列,并对其结构及铁电特性进行表征.研究结果显示,退火温度越高,Si-MCP内被局域化的微纳薄膜结晶颗粒尺寸越大,同时BNT/Si-MCP微纳薄膜阵列越趋向沿c轴取向,尤其在750℃下制备的薄膜具有表面形貌均匀和c轴取向程度高等优点,且剩余极化强度可达93.8μC/cm2.