等离子体处理碳纳米管的研究现状及展望

采用等离子体处理技术对碳纳米管进行表面处理是一项新兴的技术,本文对在碳纳米管处理过程中,等离子体处理工艺参数的选择,以及处理前后表面结构变化、形貌变化、场发射效应等进行了综述,并对等离子体处理技术在碳纳米管表面修饰中的应用前景进行了展望.     

聚偏氟乙烯的等离子体处理和ESR研究

在外部电极电容耦合反应装置中对聚偏氟乙烯(PVF₂)表面进行等离子体放电处理,测量了等离子体处理后PVF₂凝胶量、剪切强度和表面接触角等参量值的变化,另外,用ESR技术对等离子体处理生成的自由基进行研究,指出等离子体作用后表面分子不饱和链的增加和自由基引发的交联反应与表面粘接性能的改善有关.     

聚偏氟乙烯的等离子体处理和ESR研究

在外部电极电容耦合反应装置中对聚偏氟乙烯(PVF₂)表面进行等离子体放电处理,测量了等离子体处理后PVF₂凝胶量、剪切强度和表面接触角等参量值的变化,另外,用ESR技术对等离子体处理生成的自由基进行研究,指出等离子体作用后表面分子不饱和链的增加和自由基引发的交联反应与表面粘接性能的改善有关.     

微量水对碳纳米管形貌的影响及其机理研究

利用介质阻挡放电等离子体化学气相沉积技术,在蒸镀有25nm Ni催化剂层的Si基片上,以CH₄和H₂作为反应气体,在973K下制备了碳纳米管,并研究了微量水的引入对碳纳米管形貌的影响.场发射扫描电子显微镜结果表明,不加水时,制备出的碳纳米管直径不均匀,分布在40—90nm之间,呈链节状的结构;加入少量水时,制备出的碳纳米管直径比较均匀,集中在70nm左右,表面为瘤状结构;当水的流量进一步增加时,得到的碳纳米管表面光滑,出现了枝状结构.原位测量了加水前后等离子体区的发射光谱,分析了微量水的引入对于碳纳米管形貌变化的影响机理. 关键词： 碳纳米管 介质阻挡放电 水 发射光谱     

氢等离子体处理——一种有效提高碳纳米管场发射性能的方法

研究了经氢等离子体处理后多壁碳纳米管的场发射性能。测量了处理前后样品的电流电压特性和表面形貌。结果表明经氢等离子体处理后,发射性能明显改善,发射点密度由未经处理的104/cm2提高到106/cm2。发现了一种新的碳纳米管结构,称之为多结的碳纳米管,并讨论了样品发射性能提高的可能机理。这种处理提供了一种有效提高发射点密度和基于碳纳米管的平板显示器性能的方法,非常适用于低成本大面积场发射阴极的制作。     

���������л��ۺϸ�Ĥ��Ӧװ����Ӧ��

简述了当今倍受关注的等离子体聚合薄膜技术和各种等离子体纳米聚合反应装置,讨论了各种纳米材料如氧化锌(ZnO)、碳纳米管(CNT)、碳纳米纤维(CNF)等离子体表面改性结果。     

非热等离子体材料表面处理及功能化研究进展

等离子体技术在现代材料制备和表面处理过程中起着重要的作用.本文聚焦于非热等离子体(NTP)材料表面处理及功能化应用,重点综述NTP在材料表面处理及功能化过程中的最新研究进展,包括激励产生等离子体的等离子体源、NTP材料表面处理及功能化工艺以及具体应用.其中,激励产生等离子体的等离子体源包括感应耦合等离子体/容性耦合等离子体、电子回旋共振/表面波等离子体、螺旋波等离子体、大气压射流等离子体和介质阻挡放电等; NTP材料表面处理及功能化工艺包括等离子体表面接枝和聚合、等离子体增强化学气相沉积和等离子体辅助原子层沉积、等离子体增强反应刻蚀和等离子体辅助原子层刻蚀工艺等;等离子体表面处理及功能化的具体应用领域包括亲水/疏水表面改性、表面微纳加工、生物组织表面处理、催化剂表面处理等.最后提出了NTP技术材料表面处理及功能化的应用前景与发展趋势.     

红外光谱研究Fenton试剂对多壁碳纳米管表面的影响

碳纳米管经焙烧和稀硝酸纯化处理后,在不同实验条件下采用Fenton试剂对多壁碳纳米管进行化学改性,红外光谱(FTIR)结果表明,Fenton试剂化学处理后能够在碳纳米管表面引入羟基和羰基,且羰基峰的吸收强度随着反应时间的增加而增加;碳纳米管的化学处理条件即过氧化氢与亚铁离子物质的量之比、pH值和反应时间等因素能够影响碳纳米管的改性效果;过氧化氢与亚铁离子物质的量之比控制在10左右,pH保持在3,反应10h即能在碳纳米管表面产生较多的羰基.此外,根据Fenton试剂产生羟基自由基的机理和碳纳米管改性前后的FTIR变化,初步分析了Fenton试剂与碳纳米管作用的可能机理.机理分析表明,羟基和羰基的产生是由亲电性的HO·对碳纳米管上的不饱和键进行加成氧化引起的.     

碳纳米片-碳纳米管复合材料的一步合成及其场 发射性质研究

利用等离子体化学气相沉积技术, 在引入Ti过渡层后的Co膜表面一步制备出碳纳米片-碳纳米管复合材料, 研究了Co膜厚度对复合材料形貌及场发射性质的影响. 当Co薄膜厚度为11 nm时, 得到了垂直基片定向生长的碳纳米管和碳纳米片复合物, 此时, 碳纳米片分布在碳纳米管的管壁上和管的顶端, 样品的场发射性能最佳.     

常压等离子体对柔性多孔材料表面处理均匀性的研究进展

柔性多孔材料在当今众多前沿科学与技术领域发挥着重要作用,其表面改性将进一步赋予其多样和优异的表面性能,拓展其在功能和智能可穿戴等领域的应用.常压等离子体技术由于低温、低能耗、高效、环保、低成本、不改变材料本体特性、易于实现卷对卷制备等优势,在应用环境、样品材料选择上展现出良好的适应性,在低熔点柔性材料大面积低成本表面处理方面具有很好的应用前景和研究价值.本文综述了近年来常压等离子体柔性多孔材料表面改性的几个实例及在新材料、新能源、环保、生物医学中的应用.探讨了柔性多孔材料常压等离子体均匀处理所遇到的稳定性及渗透性的问题与挑战.综述了本课题组在常压等离子体稳定放电、卷对卷常压等离子体多孔介质处理及内部渗透性和均匀性方面的研究工作,介绍了本课题组在常压等离子体纳米颗粒膜沉积动力学及膜结构调控方面的突破和思路.常压等离子体柔性多孔介质表面处理技术走向应用仍然存在诸多挑战,需要结合常压等离子体的放电方式及特性、处理材料的结构及加工特性、等离子体和材料的相互作用等来进行综合考虑,才能提供合理可行的解决方案.     

N2���������֦������ڸ��Լ�Ⱦɫ�ij����о�

本研究用氮气等离子体固相表面修饰改性对丙纶纤维进行表面处理。用傅立叶变换红外光谱分析改性前后样品表面官能团变化,用扫描电镜分析改性前后样品表面的形貌变化,用紫外可见分光光度计测试样品的上染率。结果表明:等离子体表面处理及丙烯酸接枝后的丙纶纤维表面引入了羰基、胺(氨)基或酰胺等活性基,使丙纶纤维从不可上染到能染上鲜艳的阳离子艳兰,显著改善了丙纶纤维的染色品质。     

超光滑基片等离子体表面处理研究

通过对射频功率、反应室压强和处理时间等参量进行实验,系统研究了等离子体处理对基片表面状态的影响.结果表明,等离子体处理可以溅射去除加工变质层,降低表面粗糙度,提高基片表面洁净度和表面能.优化后的参量证实,经等离子处理的基片比未经等离子体处理的基片镀膜后损耗平均降低34.2 ppm,并且显示出良好的一致性.     

离子轰击控制准直碳纳米管生长的研究

用CH₄,H₂和NH₃作为反应气体，利用等离子体增强热丝化学汽相沉积制备出准直碳纳米管，并用扫描电子显微镜研究了不同负偏压对准直碳纳米管生长的影响. 结果表明，随着负偏压的增大，准直碳纳米管的平均直径减小、平均长度增大. 由于辉光放电的产生，在衬底表面附近形成阴极鞘层，并在阴极鞘层内形成大量的离子和在衬底表面附近形成很强的电场. 离子在电场的作用下对衬底表面的强烈轰击将对准直碳纳米管的生长产生影响. 结合有关理论，分析和讨论了离子的轰击对准 关键词： 准直碳纳米管 离子轰击 负偏压     

高精度表面等离子体共振传感中的信号处理方法

表面等离子体共振传感技术是一种简单可行并广为应用的光学高精度表面检测方法,能够对折射率的变化(10-8)进行检测。若要实现高灵敏度、高稳定性、高可靠性的检测,除了光电系统硬件外,信号的数据处理方法也是关键技术之一。运用合适的数据处理方法可有效地降低实验中的随机噪声以及系统不理想性所带来的影响,可大大提高测量精度、准确性和测量范围。从信号处理方法的角度,根据国内外近年来的研究成果,利用表面等离子体共振实现了在微量检测和薄膜分析时进行数据处理的算法。     

碳纳米管增强镍磷基复合镀层研究

对CVD方法制备的碳纳米管进行表面改性处理，然后在液相中分散，利用化学共沉积方法形成碳纳米管镍磷基复合镀层，研究了碳纳米管表面改性后的红外谱、碳纳米管复合镀层的表面形貌、硬度及摩擦学行为.结果表明：碳纳米管的加入明显地提高镍磷复合镀层的硬度和改善了镍磷复合镀层的摩擦性能.硬度达到946HV，20N载荷时摩擦系数为0.7，增至80N时降为0.6；相同条件下与传统耐磨材料SiC增强的镍磷基复合镀层相比，具有更低的摩擦系数和磨损量. 关键词： 碳纳米管 表面改性 复合镀层 摩擦行为     

碳纳米管和天鹅绒阴极强流发射特性的对比研究

采用电泳沉积法、碳纳米管纸和化学气相沉积直接生长法制备了三种碳纳米管阴极. 从强流发射性能、阴极等离子体膨胀、阴极起动、发射均匀性、工作稳定性以及脉冲放气特性等多个方面, 对比研究了碳纳米管阴极和化纤天鹅绒阴极的强流发射特性, 研究表明碳纳米管阵列和碳纳米管纸阴极发射性能明显优于普通化纤天鹅绒, 碳纳米管阴极发射性能与碳纳米管取向无关, 管壁的缺陷发射对无序碳纳米管阴极强流发射具有重要贡献. 碳纳米管阴极的起动场强约为普通化纤天鹅绒的2/3, 电场上升率相同时碳纳米管阴极比化纤天鹅绒阴极起动时间短12–17 ns. 碳纳米管阴极发射均匀性优于化纤天鹅绒, 尤其是碳纳米管阵列, 整个阴极表面等离子体光斑致密且均匀. 在二极管本底气压为6×10^-3 Pa时, 碳纳米管纸阴极对应的二极管峰值气压不到0.3 Pa, 约为普通化纤天鹅绒阴极的1/5, 碳纳米管阵列阴极放气量在三种阴极中最少, 仅为0.042 Pa. 结果表明, 碳纳米管阴极在强流电子束源和相关高功率微波器件领域具有潜在的应用价值.     

碳纳米管表面硅纳米颗粒的结构与热稳定性

利用分子动力学方法研究了碳纳米管表面硅颗粒的结构和热稳定性.发现随着温度的增加,碳纳米管表面硅颗粒结构发生了由笼状结构到帐篷状结构的变化.碳管表面的硅颗粒在熔点附近或更高的温度下,结构变得无序,并沿着碳纳米管轴向方向伸长.此外,通过对比分析碳纳米管表面硅颗粒与自由条件下硅颗粒Lindemann指数的变化,发现碳纳米管表面的硅纳米颗粒熔点要低于自由条件下硅纳米颗粒的熔点.     

修饰银电极上单壁碳纳米管的表面增强拉曼散射

本文采用修饰了银纳米颗粒的银电极作为基底,获得了高质量的单壁碳纳米管(SWCNTs)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱。在1100~1500 cm-1范围内观测到了一组表征SWCNTs结构的新峰。修饰在银电极上的银纳米颗粒不仅可以保证SWCNTs在这一体系中吸附的紧密性,而且通过变面等离子体共振起到了电磁放大的作用。通过对银纳米颗粒修饰银电极表面SWCNTs的SERS光谱及其随电位变化的SERS光谱的研究,我们可以研究这一过程中的SERS机制。理论和实验结果表明,银纳米颗粒修饰银电极上单壁碳纳米管的SERS很有潜力成为一种检测单壁碳纳米管合成质量的新方法。     

低温等离子体在材料表面处理方面的应用和发展

本文简要地介绍了同创材料表面新技术工程中心低温等离子体相关技术在材料表面处理的应用与发展以等离子体产生、离子源技术为基石，大力发展复合离子注入、复合离子沉积及镀膜设备和相关工艺。以离子源、多弧、磁控溅射等核心技术，多元化发展等离子体表面处理设备、产品和工艺。以国家自然科学基金等科研项目为依托，大力推进科研成果向工业和民用产品转化紧跟等高子体技术的国际发展，积极开拓国际市场，推进离子源、等离子体源等技术的标准化和国际化。     

电子能谱法研究改性的聚丙烯纤维性能与结构关系

本文讨论了聚丙烯纤维(PPF)在Ar、N_2、O_2和空气等离子体作用时,改变时间和功率对PPF表面进行等离子体处理,发现处理后纤维的吸湿性变化很大,回潮率是未处理样品的120-400%,染色性能从5级提高到1级标准。这一变化的光电子能谱法研究结果表明:PPF表面的结构发生较大变化。表面大量引入含O、N极性基团。经谱图拟合可知,这些基团是亲水性的极性结构,应归属于C-OH、C=O、COOH、C-NH_2和CONH_2基团。