氮化钛硬质薄膜在不同种类润滑油下的摩擦学性能研究

采用球-盘摩擦试验机分别考察了氮化钛硬质薄膜与轴承钢和氮化硅陶瓷组成的摩擦副在不同种类润滑油条件下的摩擦学性能,并表征了其磨痕表面形貌与元素成份.结果显示:与Ti N硬质薄膜干摩擦性能相比,润滑油可显著降低摩擦系数,延长磨损寿命,且具有较长烷基碳链的润滑油性能较优;当上试球材料不同时,其油润滑条件下的性能亦不同.相同润滑油条件下,氮化硅球作为摩擦副时,其润滑性能优于轴承钢球.磨痕表面形貌及能谱分析结果表明:具有较长烷基碳链的润滑油在摩擦副研磨滑动过程中起到油性剂的作用,而短碳链硅油分子结构中含有氯元素,虽通过摩擦化学反应生成边界润滑膜,但不完整致密,以致短时间内润滑失效.     

Preparation and room temperature NO_2-sensing performances of porous silicon/V_2O_5nanorods

In this paper, porous silicon/V₂O₅ nanorod composites are prepared by a heating process of as-sputtered V film on porous silicon (PS) at 600 ℃ for different times (15, 30, and 45 min) in air. The morphologies and crystal structures of the samples are investigated by field emission scanning electron microscope (FESEM), x-ray diffractometer (XRD), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and Raman spectrum (RS). An improved understanding of the growth process of V₂O₅ nanorods on PS is presented. The gas sensing properties of samples are measured for NO₂ gas of 0.25 ppm～3 ppm at 25 ℃. We investigate the effects of the annealing time on the NO₂-sensing performances of the samples. The sample obtained at 600 ℃ for 30 min exhibits a very strong response and fast response-recovery rate to ppm level NO₂, indicating a p-type semiconducting behavior. The XPS analysis reveals that the heating process for 30 min produces the biggest number of oxygen vacancies in the nanorods, which is highly beneficial to gas sensing. The significant NO₂ sensing performance of the sample obtained at 600 ℃ for 30 min probably is due to the strong amplification effect of the heterojunction between PS and V₂O₅ and a large number of oxygen vacancies in the nanorods.     

多孔硅基WO3气敏传感器的制备与性能研究

以钨酸钠和氯化钠为原料,采用水热法在硅基多孔硅上原位生长WO3纳米棒薄膜,制成p型多孔硅基-n型WO3复合结构气敏传感器.为了获得最大比表面积的复合形貌,详细研究了水热反应时间和温度对多孔硅基WO3复合结构显微组织表面形貌的影响.利用扫描电镜、粉末衍射等表征手段测试并分析了多孔硅基表面WO3纳米棒薄膜的形貌以及晶体结构,并测试了复合结构传感器在不同工作温度下的气敏响应特性,结果表明:该气敏传感器在室温下便对有毒气体NO2具有高灵敏度以及稳定的重复性.     

湿度对MoS_2-Au/SiCH复合润滑体系摩擦行为的影响

本文中采用球-盘摩擦试验机重点考察了射频溅射沉积的MoS_2-Au薄膜与SiCH润滑油构成的固体-液体复合润滑体系在潮湿环境中的摩擦行为.结果表明:MoS_2-Au/SiCH复合润滑体系在潮湿环境中表现出了良好的协同润滑效应,其在25℃时50%和70%RH湿度条件下具有较低的摩擦系数和磨损率.拉曼光谱和红外光谱的分析结果证实在摩擦接触区域没有发生摩擦化学反应.为此,我们提出了一个由于水在MoS_2表面吸附而在摩擦接触区域形成MoS_2-H_2O-SiCH结构的模型,用以解释MoS_2-Au/SiCH复合润滑体系在高湿环境中以及在循环湿度条件下的摩擦响应行为.     

以1,4-二硝基苯甲酸及邻菲咯啉为配位的镧系金属配位聚合物的合成、结构及性质研究

以1,4-二硝基苯甲酸(HL)和1,10-邻菲咯啉(phen)为配体,通过水热法与镧系金属盐合成了7个一维链状配位聚合物,其分子式为[Ce2L6(phen)2]n(1)和[LnL3phen]n(Ln=Sm,2;Eu,3;Gd,4;Tb,5;Dy,6;Er,7)。由X-射线单晶衍射测定了化合物晶体结构,通过磁性以及荧光测试表征了部分化合物的磁性和荧光性质。     

介孔硅与大孔硅的结构、电学和气敏特性

采用双槽电化学腐蚀法在P型单晶硅表面制备两种多孔硅.根据它们的孔径将它们分为介孔硅和大孔硅.使用扫描电子显微镜(SEM)观察两种多孔硅表面和断面形貌,介孔硅和大孔硅的表面化学键用傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪来研究,通过I-V特性测试表征两种多孔硅电学特性,随后在室温下测试其气敏特性.结果表明:介孔硅具有较高的气体灵敏度,大孔硅具有较好的气体响应恢复特性.介孔硅对NO2气体具有较好的选择性,大孔硅对NH3气体具有较好的选择性.     

氧化钨纳米线-单壁碳纳米管复合型气敏元件的室温NO2敏感性能与机理

利用溶剂热法合成了一维的氧化钨纳米线, 通过掺入适量单壁碳纳米管(SWNT)制备了基于氧化钨纳米线-SWNT 复合结构的室温气敏元件并评价了其对NO₂气体的室温敏感性能. 利用X射线与扫描电子显微镜表征了材料的微结构, 结果表明, 合成的氧化钨纳米线具有单斜的W₁₈O₄₉结构, 复合材料中SWNT被包埋在氧化钨纳米线中间. 气敏性能测试结果表明, 氧化钨纳米线-SWNT复合结构气敏元件在室温下对NO₂气体表现出了高的灵敏度和超快的响应特性; 较低的SWNT掺入量对获得好的气敏性能有利. 分析了基于复合结构材料气敏元件的可能的气敏机理, 认为元件良好的室温敏感性能与SWNT掺入在复合结构材料中引入大量的贯穿气孔和p-n异质结有关.     

快速热处理制备相变氧化钒薄膜及其特性研究

采用直流对靶磁控溅射在Si<100>基底上沉积金属V薄膜, 然后分别在纯氧气环境和纯氮气环境下进行快速热处理制备具有 金属-半导体相变特性的氧化钒(VO_X)薄膜, 热处理条件分别为纯氧气环境下430℃/40 s, 450℃/40 s, 470℃/40 s, 450℃/30 s, 450℃/50 s, 纯氮气环境下500℃/15 s. 用X射线衍射仪、X射线光电子能谱、原子力显微镜 和扫描电子显微镜对薄膜的结晶结构、钒的价态和组分以及微观形貌进行分析. 利用四探针薄膜电阻测量方法和THz时域频谱技术分析薄膜的电学特性和光学特性. 结果表明: 金属V薄膜经过纯氧气环境450℃/40 s快速热处理 后形成了具有低相变特性的VO_X薄膜, 升温前后薄膜方块电阻变化幅度达到两个数量级, THz透射强度变化幅度较小. 为了提高薄膜的相变特性, 对制备的VO_X薄膜采用纯氮气环境500℃/15 s快速热处理, 薄膜的相变特性有了明显提升, 相变前后方块电阻变化达到3个数量级, THz透射强度变化达到56.33%.     

水浴对MoS2薄膜结构及摩擦学性能影响的研究

为考察水介质对二硫化钼(MoS₂)薄膜结构和摩擦学性能的影响,采用沸腾蒸馏水对溅射MoS₂薄膜进行水浴处理,并对水浴处理前后薄膜的微观结构、摩擦学性能进行了研究.研究发现,薄膜中同时存在晶体结构和非晶结构.随着水浴处理时间的延长,XRD分析结果中观察到薄膜中非晶相减少,微晶相增加,同时晶粒尺寸先减小后增大.另外,薄膜的枝状晶上产生了更多的细小枝状晶.薄膜中的残余应力也随水浴时间延长而发生明显变化.薄膜的摩擦学性能受到水浴的明显影响,当水浴处理时间为20 min时,MoS₂薄膜的耐磨寿命达到未水浴处理薄膜的约2倍.分析认为,水浴处理导致溅射MoS₂薄膜内应力、组织结构和晶体结构的变化,引起了其摩擦学性能的变化.