等离子体处理提高金属镀层与有机基底附着力的研究

利用反应磁控溅射技术在有机玻璃(亚克力板)上完成Al的膜层制备,并进行了膜层表面的光泽度、附着力和耐腐蚀性等研究。实验发现,采用这种技术制备的Al膜具有较高的光泽度。在Al膜上沉积一层氧化硅薄膜可以提高耐腐蚀性但不会对Al膜的光泽度产生影响。但是金属薄膜在有机基材上的附着力较差,大约在6 N左右。为此可以利用Ar、O2等离子体对有机玻璃表面进行清洗,或者在薄膜表面添加过渡层,即在镀膜之前先在基材上镀一层其他材料,然后再镀金属膜。实验发现环氧材料或SiO2作为过渡层,薄膜的附着力有显著提高。但需注意提高耐腐蚀性的同时不能影响薄膜光泽度和附着力。

中频DBD等离子体聚合马来酸酐薄膜的研究

用马来酸酐乙醇溶液为单体,采用脉冲介质阻挡放电(DBD)合成聚马来酸酐薄膜,研究了放电的不同频率,聚合的区域对聚合薄膜性能的影响。通过对薄膜性能的表征:接触角、红外光谱、表面形貌、薄膜厚度,发现在频率为80 kHz,气压50 Pa能聚合表面连续致密的聚马来酸酐薄膜,薄膜的生长速率为8 nm/min。

高气压脉冲DBD等离子体聚合羧基功能薄膜的研究

在40 kHz脉冲介质阻挡放电(DBD)产生等离子体,以丙烯酸为单体,在2000 Pa的高气压下,聚合带羧基的功能薄膜。采用接触角测试仪(WCA)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X光电子能谱(XPS)研究了占空比对沉积薄膜化学结构、表面性能的影响。实验得到,中频脉冲DBD放电在高气压下制备的薄膜官能团含量较高;结果同时表明薄膜的性能受脉冲放电占空比的影响较大,占空比越小,薄膜的化学结构与单体更相近,官能团密度越多,但薄膜的稳定性较差。

大气压下甲烷等离子枪的光谱诊断研究

以甲烷为反应气体,氩气为辅助气体,通过大气压介质阻挡放电等离子枪,制备纳米类金刚石。在此过程中,利用发射光谱对甲烷等离子体中产生的活性粒子进行光学发射特征的原位诊断。通过对检测到的发射光谱谱图的研究,证实了CH、C2、Hα等自由基粒子的存在,研究了不同的实验参数,如放电电压和气体流量对CH活性粒子发射强度的影响,并由此分析了甲烷可能的离解过程,同时计算了不同条件下的电子温度。结果表明,随着输入电压及CH4流量的增加,CH自由基的发射强度随之增加。根据掺入甲烷的Ar原子谱线计算出电子温度,其范围在0.4eV～0.6eV之间,而且随着输入电压及气体流量的增加而降低。

有机玻璃表面沉积氧化硅层的摩擦磨损性研究

采用射频等离子体化学气相沉积的方法在有机玻璃表面沉积一层氧化硅薄膜,以提高其耐磨性能。分别使用红外光谱、金相显微镜和微型磨损试验机对所沉积的氧化硅薄膜进行了结构和表面性能分析。测试了改性前后试样的摩擦磨损行为。FTIR测试结果表明,所沉积薄膜出现了明显的Si-O-Si吸收峰,说明沉积物为氧化硅结构。磨损试验显示氧化硅涂层可以显著地提高有机玻璃的耐磨性能,但受等离子体放电参数的影响。最后,对参数进行了优化并得到了最佳的沉积工艺。在放电功率为200 W,氧气和单体的比例为3∶1,工作气压40 Pa,沉积时间30 min的条件下,沉积的氧化硅薄膜具有最佳的耐摩擦磨损性能。

无机氧化硅薄膜制备的原位诊断及薄膜特性研究

采用23kHz脉冲电源,以六甲基二硅氧烷(HNDSO)为单体,氧气为反应气体,氩气为辅助气体,利用平行板式电容耦合等离子增强化学气相沉积装置在PET基底上制备高阻隔无机氧化硅薄膜。通过等离子发射光谱及四极杆质谱仪的实时在线诊断,对等离子体中的中间产物及活性物种进行检测。沉积薄膜的化学结构采用傅里叶变换红外光谱仪进行分析,同时测量了所制备薄膜的透氧率。结果表明,随着氧气含量的增加,等离子体中的碳氢化合物及氧化物含量增加,这说明,此时等离子体中存在较强的碳氢化学反应及氧化反应。在氧气含量较高时,薄膜有机成分较少,属于无机氧化硅薄膜。薄膜透氧率测量显示,在氧气与单体比率为50%时达到最小值1.71cc·m^(-2)·day^(-1)·atm^(-1)。

PET有机薄膜表面的纳米DLC薄膜制备及结构研究

为了研究类金刚石膜的结构,采用射频等离子化学气相沉积的方法制备出类金刚石薄膜,傅立叶红外透射光谱对沉积薄膜进行结构成分分析。结果表明,采用射频等离子体化学气相沉积方法,可以在很短时间内于PET瓶内沉积一定纳米厚度的DLC膜,但受到电极的影响较大。选用不同大小的电极,所制备的DLC的结构不同,薄膜中sp2和sp3比例和放电功率有较大的关系。同时发现薄膜的成分受乙炔在氩气中的比例影响,提高功率是减少沉积时间的主要手段。