纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面抗渗性能和微观结构影响研究

采用试验的方法探究了纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面劈裂黏结强度和抗渗性能的影响,其使用形式包括喷洒稀释溶液及作为增强相的砂浆界面剂两种方式,并与整体现浇试件及传统界面凿毛组的抗渗性能进行对比分析.同时,借助扫描电子显微镜(SEM)对不同纳米界面剂的黏结面微观结构进行了探究.最后,从界面强度、抗渗性能和微观机理3方面分析了纳米SiO_(2)界面剂对新旧混凝土界面黏结性能的影响.结果表明:两种纳米SiO_(2)界面剂均能不同程度地提高界面黏结强度及其抗渗性能,其中纳米SiO_(2)砂浆界面剂效果明显优于纳米SiO_(2)溶液组,且两者均存在最优掺量,分别为3.75%和2.5%;随着界面粗糙度的增加,黏结试件渗水高度和相对渗透系数逐渐降低;界面相对渗透系数与劈裂强度呈负相关,且相比于劈裂强度,相对渗透系数对界面缺陷更敏感.微观分析结果表明:纳米SiO_(2)的掺入改变了界面过渡区(ITZ)水化产物数量和C-S-H凝胶形貌,有效抑制了界面孔隙网络贯通,使ITZ微观结构更为致密.

P型杂质Ga在SiO_2-Si内界面分凝规律研究

采用开管方式和SiO_2/Si系统,实现了P型杂质Ca在硅中的可控制掺杂。借助二次离子质谱(SIMS)和扩展电阻(SRP)分析方法,对已掺Ga的杂质硅,在二次氧化过程中产生的分凝效应进行了系统研究,首次得出Ga分凝的规律性,导出了Ca在SiO_2-Si内界面Si一侧最低浓度值随时间变化的表达式。为全面理解Ga的扩散特性和建立开管扩Ga模型奠定了基础。

SiO_2/SiC界面对4H-SiC n-MOSFET反型沟道电子迁移率的影响

提出了一种基于器件物理的 4 H- Si C n- MOSFET反型沟道电子迁移率模型 .该模型包括了界面态、晶格、杂质以及表面粗糙等散射机制的影响 ,其中界面态散射机制考虑了载流子的屏蔽效应 .利用此模型 ,研究了界面态、表面粗糙度等因素对迁移率的影响 ,模拟结果表明界面态和表面粗糙度是影响沟道电子迁移率的主要因素 .其中 ,界面态密度决定了沟道电子迁移率的最大值 ,而表面粗糙散射则制约着高场下的电子迁移率 .该模型能较好地应用于器件模拟 .

SiO_2/4H-SiC(0001)界面过渡区的ADXPS研究

采用角依赖X射线光电子谱技术（ADXPS）对高温氧化SiO2／4H—SiC（0001）界面过渡区的组成、成分分布等进行了研究．通过控制1％浓度HF酸刻蚀氧化膜的时间，制备出超薄膜（1～1．5nm）样品，同时借助标准物对照分析，提高了谱峰分解的可靠性．结果显示，高温氧化形成的SiO2／4H-SiC（0001）界面，同时存在着Si^，Si^2＋，Si^3＋ 3种低值氧化物，变角分析表明，一个分层模型适合于描述该过＋渡区的成分分布．建立了过渡区的原子级模型并计算了氧化膜厚度．结合过渡区各成分含量的变化及电容-电压（C-V）测试分析，揭示了过渡区成分与界面态的直接关系．

界面聚合制备PEI-SiO_2/HBPA纳滤膜及性能研究

采用端氨基超支化聚酰胺(HBPA)和均苯三甲酰氯(TMC)为功能单体,在聚丙烯腈超滤膜表面界面聚合制备纳滤膜,并将聚乙烯亚胺改性SiO_2(PEI-SiO_2)引入活性分离层中以调节膜性能。傅里叶全反射红外光谱、扫描电镜及EDS证实了活性分离层聚酰胺的形成及PEI-SiO_2的成功引入。结果表明,当PEI-SiO_2加入量在0.01~0.04 g之间变化时,膜通量均较未加样品膜有所提高,超过0.04 g后,继续增加用量,通量减小。此外,5 min的聚合反应足以在超滤膜表面形成活性分离层得到纳滤膜,继续延长反应时间,通量逐渐下降,脱盐率呈现先增加后减小的趋势。本实验范围内,当PEI-SiO_2加入量为0.02 g,HBPA浓度为1.2 wt%;TMC为0.5 wt%,反应时间为10 min时,制备所得NF8膜的性能最佳。该膜对1000 mg/L的MgSO_4和CoCl_2中钴离子的脱除率分别为84.6%和93.3%,当操作压力从0.2 MPa逐渐增加到0.8 MPa时,Co^(2+)脱除率稳定在94%左右,通量则逐渐增大。

SiO_2-Si界面实现Ga掺杂的研究

通过原子力显微镜(AFM)、二次离子质谱(SIMS)、扩展电阻(SRP)等方法对Ga在SiO2薄层、SiO2-Si界面的扩散特性进行测试表征与机理分析。其结果表明:源于H2和Ga2O3高温反应新生成的元素Ga,经SiO2薄层的快速吸收和输运,到达SiO2-Si的界面,其吸收-输流量在确定的扩散条件下正比于掺杂时间;Ga在SiO2-Si界面按照固-固扩散原理和凭借在Si内有较高溶解度特性实现了Si体内有效扩散;上述两者的有机结合,使Ga原子通过理想表面扩入硅体,从而得到高均匀性、高重复性的扩散结果。

CaF2-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2电渣渣系表面张力和渣-钢间界面张力的研究

本文对CaF_2-CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2电渣渣系组成进行了炉渣密度、表面张力以及37CrNi3MoVA钢表面张力和渣-钢间界面张力的测量,讨论了不同组元对这些性质的影响。

SiO2/4H-SiC界面氮化退火

通过1 300℃高温干氧热氧化法在n型4H-SiC外延片上生长了厚度为60 nm的SiO2栅氧化层。为了开发适合于生长低界面态密度和高沟道载流子迁移率的SiC MOSFET器件产品的栅极氧化层退火条件,研究了不同退火条件下的SiO2/SiC界面电学特性参数。制作了MOS电容和横向MOSFET器件,通过表征SiO2栅氧化层C-V特性和MOSFET器件I-V特性,提取平带电压、C-V磁滞电压、SiO2/SiC界面态密度和载流子沟道迁移率等电学参数。实验结果表明,干氧氧化形成SiO2栅氧化层后,在1 300℃通入N2退火30 min,随后在相同温度下进行NO退火120 min,为最佳栅极氧化层退火条件,此时,SiO2/SiC界面态密度能够降低至2.07×1012cm-2·e V^(-1)@0.2 e V,SiC MOSFET沟道载流子迁移率达到17 cm2·V^(-1)·s^(-1)。

Ga在SiO_2-Si复合结构中的热分布研究

用 H2 和 Ga_2O_3的高温反应形成元素 Ga 的恒定表面源,通过 SiO_2-Si 复合结构实现了 Ga 在 Si 中的高均匀性掺杂;利用二次离子质谱分析(SIMS)、扩展电阻(SRP)、四探针测试等方法,对 P 型杂质 Ga 在 SiO_2薄膜、SiO_2-Si 两固相接触的内界面、近 Si 表面的热分布进行分析;揭示出开管方式扩散 Ga 的实质是由 SiO_2薄膜对 Ga 原子的快速输运及其在 SiO_2-Si 内界面分凝效应两者统一的必然结果;并对该过程 Ga 杂质浓度分布机理进行了分析和讨论。

SiO_2-ZrO_2陶瓷型芯与DZ125,DD5和DD6三种铸造高温合金的界面反应

采用热压注工艺制备以钙稳定氧化锆为矿化剂的SiO2-ZrO2陶瓷型芯试板,继而通过定向凝固分别在1510℃和1530℃制备SiO2-ZrO2型芯与DZ125,DD5和DD6三种高温合金的界面反应空心试板,将空心试板于相同高度处横向剖开,对获得的合金/型芯界面反应试样的微观形貌进行SEM和EDS分析。结果表明,SiO2-ZrO2陶瓷型芯在1500℃以上的高温化学稳定性差,与DZ125,DD5和DD6合金均发生不同程度的界面化学反应,反应产物类型与合金成分密切相关。对于Hf含量较高的DZ125合金来说,合金中Hf与SiO2-ZrO2型芯中的SiO2反应生成HfO2,并在合金表面富集,阻止了合金中Al与型芯的反应。对于Hf含量较低的DD5,DD6合金来说,合金与SiO2-ZrO2型芯界面反应的产物是Al2O3,其由合金中Al与SiO2反应生成,而矿化剂钙稳定氧化锆对这一界面反应有促进作用。

纳米SiO_2改性上浆剂对炭纤维复合材料界面性能的影响

利用单纤维碎裂法,三点短梁法,扫描电镜(SEM)和动态力学热分析(DMTA)研究了未上浆炭纤维、环氧树脂乳液上浆炭纤维和经纳米S iO2改性环氧树脂乳液上浆炭纤维增强树脂基复合材料(CFRP)的界面性能。结果表明:炭纤维经改性乳液上浆剂和未改性乳液上浆剂上浆后,与未上浆相比,其单纤维复合材料的界面剪切强度(IFSS)分别提高了79%和41%,复合材料的层间剪切强度(ILSS)分别提高了14%和9%。DMTA图谱显示经纳米S iO2改性上浆的CFRP其损耗角正切(tanδ)较未改性上浆的降低18%,玻璃化温度(Tg)高出5℃。说明上浆剂中添加纳米S iO2可使上浆后的CFRP界面黏结性得到显著增强。

KH550改性纳米SiO_2的制备及其界面相互作用研究

采用KH550为硅烷偶联剂对纳米SiO2进行改性,对改性前后的纳米SiO2采用XRD、TEM、FTIR、NMR等表征手段研究样品的微观结构、表面羟基含量、有机/无机界面相互作用等问题。实验结果表明,纳米SiO2经过KH550的改性,亲水性减弱、亲油性增强,表面质子运动活性也随之增加,并且KH550与SiO2有相互作用存在。29Si核的NMR谱表明,由于KH550与纳米SiO2表面的偶极相互作用,分子运动变慢,使得纳米SiO2改性后的29Si弛豫时间比改性前明显增加。

尼龙66/SiO_2纳米复合材料的界面结构及其对材料力学性能的影响

采用熔融共混的方法在双螺杆挤出机上制备出尼龙66/SiO2纳米复合材料,并利用红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)以及透射电子显微镜(TEM)对尼龙66/SiO2的界面进行了分析,结果发现,在熔融共混过程中经过表面改性的SiO2能够和尼龙66基体发生相互作用,形成一种基于共价键和氢键连接的界面层结构。力学性能测试结果表明这种界面结构的形成有利于纳米复合材料拉伸强度的提高。但对材料缺口冲击强度的影响并不明显。

纳米SiO_2增强增韧聚丙烯界面模型的研究

通过熔融共混法制备了聚丙烯 纳米SiO2 复合材料。利用扫描电镜(SEM)观察了纳米SiO2 在聚丙烯中的分散效果,结果表明纳米SiO2 团聚少,分散好。测试结果表明,当使用 2份纳米SiO2 时,聚丙烯 纳米SiO2 复合材料的力学性能最优:与纯PP相比,V形缺口冲击强度提高了 90 %,弯曲强度提高了 2 3%,拉伸强度提高了 5 %;最后,设想一种新的模型来解释聚丙烯 纳米SiO2

PMMA/纳米SiO_2纳米复合材料的制备和界面研究

用硅烷偶联剂KH570对纳米SiO2进行修饰改性,采用原位分散聚合法制备了PMMA/纳米SiO2纳米复合材料,用溶解实验、力学性能、SEM和DMA等方法对纳米SiO2粒子和PMMA基体之间的界面相容性进行了表征和研究,由拉伸强度计算出来界面相互作用参数B。结果表明:SiO2在基体中可能起到了交联点的作用;改性后的氧化硅与聚合物基体形成强的界面结合;随着纳米粒子含量的增加,粒子和聚合物基体之间有效的界面相互作用越强。

20wt% SiO_2/Al-Mg复合材料的界面反应及其微结构

采用粉末冶金法制备了20wt%SiO2/Al-Mg复合材料。研究了SiO2和基体元素Al,Mg反应机制,研究表明:在原SiO2颗粒内,形成MgAl2O4,MgO,Mg2Si和少量Al和Si。MgAl2O4呈不规则形状,而且MgAl2O4往往和Al相邻;MgO和Mg2Si形成片层状共析体;经620℃烧结30min,SiO2被完全反应掉。反应生成物Si多数被排到Al基体中;原Al-Mg基体中主要物相为:Al,Mg2Si和Si,Mg2Si颗粒的尺寸小于0.2μm。原Al-Mg基体中,单质Mg已不存在,Mg反应形成Mg2Si。

纳米SiO_2增韧增强聚丙烯的界面效应与逾渗行为

报道了聚苯乙烯辐射接枝纳米二氧化硅微粒 (Si O2 - g- PS)填充聚丙烯 (PP)的增强增韧作用 ,并从界面效应和逾渗行为的角度对此类复合材料的力学行为进行了分析。结果表明 ,接枝纳米微粒填充入聚合物时所形成的微粒 /聚合物复合颗粒可以整体发挥协同作用 ,带来较强的界面效应 ,并有可能导致双逾渗行为 。

纳米SiO_2包覆硅灰石粉增韧聚丙烯的界面效应与结晶行为

本文采用纳米微粒对无机填料进行表面包覆修饰,结合成熟的偶联剂技术对PP进行增韧处理,系统分析了这种新型粒子增韧PP的机理,对该复合体系的两相界面效应和结晶行为进行了试验研究,证明纳米微粒包覆硅灰石粉作为填料,在PP基体中可均匀分散并形成良好的结合界面,增加了填料对PP的成核作用以及降低其结晶度和晶粒尺寸的作用。

第一性原理研究厚度和空位缺陷对Si/SiO_2界面电子结构与光学性质的影响

采用基于密度泛函理论的平面波超软赝势方法,在局域密度近似(LDA)下研究了Si纳米层厚度和O空位缺陷对Si/Si O2界面电子结构及光学性质的影响.电子结构计算结果表明:在0.815~2.580nm的Si层厚度范围内,Si/Si O2界面结构的能隙随着厚度减小而逐渐增大,表现出明显的量子尺寸效应,这与实验以及其他理论计算结果一致;三种不同的O空位缺陷的存在均使得Si/Si O2界面能隙中出现了缺陷态,费米能级向高能量方向移动,且带隙有微弱增加.光学性质计算结果表明:随着Si纳米层厚度的减小,Si/Si O2界面吸收系数产生了蓝移;O空位缺陷引入后,界面光学性质的变化主要集中在低能区,即低能区的吸收系数和光电导率显著增加.可见,改变厚度和引入缺陷能够有效地调控Si/Si O2界面体系的电子和光学性质,上述研究结果为Si/Si O2界面材料的设计与应用提供了一定的理论依据.

气-液界面非担载SiO_2无机膜的仿生制备

利用有机大分子ＣＴＡＢ的自组装体为模板来调制正硅酸乙酯（ＴＥＯＳ）的水解缩聚，于气－液界面上制备出非担载的ＳｉＯ２无机膜．对取膜时间进行了选择，考察了仿生制备ＳｉＯ２膜过程中物料配比对成膜质量的影响，对其进行了优化。由ＣＴＡＢ极性头基排列而成的六边形区域聚集于溶液表面，ＴＥＯＳ在其内部的水解缩聚及随后的层层复制过程形成了仿生合成膜的空间网络结构．