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。     

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。     

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.     

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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。     

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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。     

表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂制备及催化活性研究

采用溶胶-凝胶法在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)修饰的碳纳米管表面均匀沉积纳米级二氧化钛粒子制得复合光催化剂。采用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、紫外-可见吸收光谱仪(UV-Vis)和X射线光电子能谱仪(XPS)等手段对复合光催化剂进行表征。结果表明,二氧化钛粒子是呈球形、团聚,随机沉积在未修饰碳纳米管任意表面,甚至部分碳纳米管表面是完全裸露的。经PVP修饰后的碳纳米管,二氧化钛纳米粒子均匀沉积在碳纳米管表面,二氧化钛为纯锐钛矿晶体结构,没有金红石和板钛矿相。表面修饰碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂在紫外光照射下降解亚甲基蓝,相比纯的二氧化钛和碳纳米管/二氧化钛复合光催化剂,具有非常高的催化活性。     

脉冲高能量密度等离子体薄膜制备与材料表面改性

脉冲高能量密度等离子体是一项全新的等离子体材料表面处理和薄膜制备技术。文章主要介绍了作者近几年来在这方面的研究成果。从理论和试验上研究了脉冲高能量密度等离子体的产生机制及其物理性质，研究了脉冲等离子体与材料相互作用的基本物理现象和物理机制，诊断测量表明，脉冲等离子体具有电子温度高（10－100eV）、等离子体密度高（10^14-10^16cm^-3）、定向速度高（－10^7cm/s）、功率大（10^4W/cm^2）等特点，在制备薄膜时具有沉积速率高，薄膜与基底粘结力强，并兼有激光表面处理、电子束处理、冲击波轰击、离子注入、溅射、化学气相沉积等综合性特点，可以在室温下合成亚稳态相和其他化合物材料。在此基础上，系统地进行了脉冲等离子体薄膜制备和材料表面改性及其机理的研究，在室温下的不同材料衬底上成功的沉积了性能良好的较大颗粒立方氮化硼、碳氮化钛、氮化钛、类金刚石、氮化铝等薄膜材料，沉积薄膜和基底之间存在一个很宽的过渡层，因此导致薄膜与基底有很强的粘结力，经脉冲等离子体处理过的金属材料表面性能得到了极大改善。     

微等离子体及其应用

微等离子体已成为近年来国际上低温等离子体研究的热点课题之一。微等离子体是被限制在一个有限的空间范围内(尺度为毫米量级甚至更低)的等离子体,它通常能够运行在大气压条件下,它的低功耗、高密度、高稳定等特性以及其小巧、经济、便携等优势,为其在紫外光源的获得、微化学分析系统、生物医学、材料表面改性和加工、环境污染物的处理等领域提供了广泛的应用空间。文章对微等离子体及其应用进行了综述,介绍了各种微等离子体源的产生方法,以及它们在不同领域的研究和应用情况。     

低温等离子体对材料的表面改性

 冷等离子体对材料的表面改性,通过放电等离子体来优化材料的表面结构,是一种非常先进的材料表面改性方法。冷等离子体的特殊性能可以对金属、半导体、高分子等材料进行表面改性,该技术已广泛应用于电子、机械、纺织等工程领域。等离子体是“物质的第四态”,它是由许多可流动的带电粒子组成的体系。等离子体的状态主要取决于它的化学成分、粒子密度和粒子温度等物理化学参量,其中粒子的密度和温度是等离子体的两个最基本参量。实验室中采用气体放电方式产生的等离子体主要由电子、离子、中性粒子或粒子团组成。     

表面等离子体波检测的新技术研究

报道表面等离子体波的一种新的检测技术，可以同时获得表面等离子体波激发过程中反射光的相位和光强变化。理论计算表明，表面等离子体激发过程中，Ｐ偏振反射波相位的变化可达３００°。在此基础上建立了光学外差测量装置，可同时获得相位和强度变化的信息，实验数据和理论计算吻合非常好。此方法比仅能给出强度变化的角度扫描衰减全反射（ＡＴＲ）方法，提供了更多的信息，而且相位检测比强度检测灵敏度高，为表面光学性质的研究、ＬＢ膜特征研究以及表面等离子体波传感器的研究提供了更有力的工具。