可控化学腐蚀法制备碳化硅量子点及其表面修饰

通过可控的化学腐蚀法完成了对碳化硅量子点的制备,而后经超声空化作用及高速层析裁剪获得水相的碳化硅量子点溶液,利用化学偶联法,一步实现了SiC量子点的表面物化特性调控.通过对制备工艺参数调整前后量子点微观形貌、光谱特性的表征,结果表明:腐蚀次数、腐蚀剂组分及腐蚀剂配比是影响碳化硅量子点光致发光效率的主要因素,调整腐蚀次数与腐蚀剂组分的配比,同时加入偶联剂分析纯硫酸,当以V(HF):V(HNO3):V(H2 SO4)=6:1:1(体积比)的组分及比例腐蚀球磨后的β-SiC粉体时,制备出的水相碳化硅量子点光致发光相对强度最为理想.同时对碳化硅量子点表面巯基的形成机制与修饰稳定性进行了初步分析.     

石墨烯环氧涂层的耐磨耐蚀性能研究

将石墨烯水分散液添加到双组份水性环氧树脂中制备石墨烯固体润滑涂层,采用交流阻抗谱和动电位极化曲线研究了涂层在模拟海水(3.5%Na Cl溶液)中的电化学腐蚀行为和失效过程;采用UMT-3摩擦磨损试验机评价了三种石墨烯基环氧涂层在干摩擦和海水环境条件下的滑动摩擦磨损行为,并分析了其磨痕形貌和磨损机理.结果表明:石墨烯可以明显提高水性环氧的涂层电阻和电荷转移电阻,并降低环氧涂层在干燥条件与海水环境的摩擦系数和磨损率;石墨烯环氧涂层的摩擦系数和磨损率在海水环境中均比干摩擦低.     

太赫兹片上系统中低温砷化镓薄膜光电导天线的研究

太赫兹时域光谱技术是一种在太赫兹频段内，广泛应用的光谱测量技术。这种技术可以用于许多物质的频谱分析，对于研究化学、半导体与生物分子等领域有着无可比拟的作用。然而用该系统进行样品探测时，受回波的影响频谱分辨率较低；受太赫兹波光斑大小以及待测样品与电磁波相互作用距离长短的影响，样品消耗量较多，并且整个系统的占用空间较大，这些局限性都限制了太赫兹时域光谱系统的进一步发展。为了突破太赫兹时域光谱系统的局限性，设计了一种将太赫兹泵浦区、探测区和传输波导集成到一个硅片上的太赫兹片上系统，该系统不仅能够解决上述系统的局限性，还能够省去样品测量前的光路准直环节，使样品的测量过程更加简便，同时集成化的系统也很大程度上提高了太赫兹波传输的稳定性。在太赫兹片上系统中，泵浦区和探测区的光电导天线是由低温砷化镓和金属电极制成，由于受到太赫兹片上系统的高度集成化和低温砷化镓晶体生长条件的限制，如何制备出低温砷化镓半导体薄膜衬底，并将其转移与键合，是太赫兹片上系统研制过程中的关键环节。首先利用分子束外延（MBE）技术制备出由半绝缘砷化镓、砷化镓缓冲层、砷化铝牺牲层和低温砷化镓层构成的外延片，然后利用盐酸溶液与砷化铝和低温砷化镓反应速度差别较大的原理，将200 nm厚的AlAs牺牲层腐蚀掉，从而得到2 μm厚的低温砷化镓薄膜。为了更加高效并且完整地得到低温砷化镓薄膜，研究了盐酸溶液在不同温度和不同浓度下与AlAs牺牲层的选择性腐蚀速率的关系。给出了低温砷化镓薄膜制备过程中盐酸的最佳体积比浓度和最佳温度，即在73 ℃下13.57%的盐酸溶液中进行砷化铝牺牲层的腐蚀。相比于已有工艺，这种腐蚀方法对实验设备的要求较低并且具有较高的安全性。最后，将单层低温砷化镓薄膜转移键合至硅片上，并制成光电导天线的结构。利用飞秒激光脉冲进行激发探测到太赫兹信号。由此说明，低温砷化镓薄膜的获取、转移与键合工艺能够满足芯片级太赫兹系统的制作要求，这为太赫兹片上系统的进一步研制打下了坚实的基础。     

苯并三氮唑对变压器绕组硫腐蚀抑制机理的分子模拟研究

硫腐蚀现象对变压器绝缘性能的破坏不容忽视,其中腐蚀性硫化物与铜绕组作用产生的硫化亚铜是导致绝缘性能降低的一个重要原因.在变压器内部无氧和有氧的情况下,硫化亚铜的生成主要是因为腐蚀性硫化物与铜或者与氧化亚铜发生了一系列反应.为深入研究铜缓蚀剂苯并三氮唑(BTA)对铜绕组的缓蚀机理,采用分子模拟技术分析了BTA分子与铜晶体的电荷密度分布和态密度分布;同时利用过渡态搜索、红外光谱研究了BTA分子与氧化亚铜的反应过程.结果表明:加入BTA分子前后的铜表面态密度分布发生了变化,并且利用电荷密度分布图说明BTA分子与铜晶体形成了配位键;同时分析了BTA与氧化亚铜反应前后红外光谱的差异,发现BTA分子的结构已发生改变,与氧化亚铜形成了共价键.以上模拟结果说明BTA分子对铜和氧化亚铜有保护作用,能够抑制腐蚀性硫化物对铜绕组的腐蚀.     

一种管线CT成像模型

管线是维系很多设施的命脉,它们的腐蚀问题受到了广泛的重视.工业X射线CT成像技术可以实现对管线的非破坏检测,发现它们的腐蚀状况以及各种缺陷,从而掌握其质量情况和变化规律.本文主要研究了海水管线的CT成像方法,在每个角度都存在数据缺失的情况下,给出了它的CT扫描和重建模型,提出了基于TV约束和加权均值化处理的分组ART迭代算法的重建方法.模拟实验表明该方法可以获得管线横截面的高质量CT图像,为其内部腐蚀参数的计算和腐蚀程度的判断提供了重要依据.     

晶格畸变检测仪研究碳化硅晶片中位错缺陷分布

利用晶格畸变检测仪研究了SiC晶片位错分布情况,通过对熔融KOH腐蚀后的SiC晶片进行全片或局部扫描,从而得到完整SiC晶片或局部区域的位错分布。与LEXT OLS4000 3D激光共聚焦显微镜扫描腐蚀图进行比较,晶格畸变检测仪扫描腐蚀图可以将晶片上位错腐蚀坑信息完全呈现出来,且根据腐蚀坑呈现的颜色及尺寸大小,可以分辨出三种不同类型的穿透型位错,其中黑点腐蚀坑对应螺位错,小尺寸白点腐蚀坑对应刃位错,大尺寸白点腐蚀坑对应混合型位错。采用晶格畸变测试仪研究了4英寸(101.6 mm)N型4H-SiC晶体不同生长时期的位错密度及分布情况,结果表明随着晶体生长,位错密度呈现逐渐降低的趋势,生长后期晶片的总位错密度降为生长前期晶片总位错密度的近1/3,有利于反馈位错缺陷在SiC晶体生长过程中的延伸和转化特性信息,以指导SiC晶体生长工艺改进。     

碳基和氮化物基涂层的摩擦-腐蚀交互行为的原位研究

海洋装备大量关键金属运动部件同时承受摩擦与腐蚀作用,其表面防护涂层在海水环境下的抗磨擦-腐蚀性能成为考察涂层性能优劣的关键.本文中采用摩擦-腐蚀试验机原位实时监测了DLC、Cr-DLC、Cr N与Ti N四种涂层与氧化铝陶瓷摩擦副在人工海水环境下的开路电位和摩擦系数等腐蚀-磨损特性,并采用动电位扫描法测试了四种涂层在腐蚀和摩擦-腐蚀过程中的电化学行为,综合分析了涂层在海水介质中的磨损-腐蚀交互机制.研究结果表明:非晶结构的碳基涂层在海水介质中具有优异的抗腐蚀和抗摩擦-腐蚀性能,其中金属铬的掺入能够进一步提高DLC涂层的抗摩擦-腐蚀性能;而氮化物基涂层的粗大柱状晶结构显著削弱了其在海水环境中的抗摩擦-腐蚀性能.     

扫描电化学显微镜原位表征pH值对核电蒸汽发生器合金腐蚀行为的影响(英文)

用扫描电化学显微镜(SECM)和电化学阻抗谱(EIS)原位表征了溶液pH值对核电蒸汽发生器800合金溶液中的腐蚀行为的影响.实验结果表明:在酸性氯化钠溶液中,SECM探针渐进曲线为正反馈,表明800合金为活化阳极溶解,腐蚀电位下的EIS图呈现完整的单容抗弧特征;而在中性或者碱性溶液中,SECM探针渐进曲线为负反馈,表明800合金为自钝化,不同阳极电位下的EIS图均呈现不完整的容抗弧特征,但随着阳极极化电位的增加,EIS谱容抗弧半径减小,表明钝化膜的耐蚀性下降;SECM二维扫描图像结果显示探针电流增加,表明电极表面活性增加,即钝化膜的溶解速度增加.而在中性或者碱性溶液中的SECM二维图像中均可观察到若干活性点,这可能与晶界或者金属夹杂物等有关.     

利用手持技术探究铁的电化学腐蚀实验*

借助手持技术,利用电压传感器和pH传感器测定不同酸碱性环境下金属铁发生电化学腐蚀的模拟原电池电压变化情况,探究金属铁发生析氢腐蚀和吸氧腐蚀对应的pH范围,帮助学生深入理解铁的电化学腐蚀原理,感受化学定量实验的魅力。     

高效咪唑啉衍生物的合成及其对J55钢在饱和CO2溶液中的缓蚀性

对于井下CO₂对碳钢腐蚀严重的问题,提出以亚油酸和四乙烯五胺（TEP）为反应性单体合成产率高达98.34%的高效咪唑啉缓蚀剂（GIM）,结构经IR确证。并采用静态失重法和电化学方法评价了缓蚀剂对J55钢片在含有饱和CO₂的3.5% NaCl溶液中的缓蚀性能。结果表明：50 ℃下,未添加缓蚀剂的钢片的腐蚀速率为0.4561 mm/a;当缓蚀剂浓度达到10×10^-4 mol/L时,钢片的腐蚀速率降低到0.04017 mm/a,缓蚀剂的加入降低了对J55钢片的腐蚀速率,缓蚀效率高达90%以上。电化学实验结果表明：缓蚀剂的加入能够显著降低其腐蚀电流密度,从而有效减缓金属表面的电化学反应的进行。