氧化锌在ITO导电玻璃上电沉积生长过程研究

采用恒电流电解法,以0.1mol/LNH4NO3、0.01mol/LZn(CH3COO)2水溶液为电解液,成功将ZnO电沉积于ITO导电玻璃的表面。利用扫描电子显微镜(SEM)研究了ZnO晶核在ITO导电玻璃表面上的生长过程,对其生长取向、排列方式及微观形貌等方面发生的一系列变化的规律进行了研究和讨论。利用X射线衍射分析(XRD)研究了电沉积时间对ZnO结晶性的影响。结果表明:ZnO在ITO导电玻璃上的电沉积过程,经历了晶核生成、增长成片、片状组合、定向排列、团聚成花、团聚成块等连续过程;随着沉积时间的增长,沉积厚度增加,使得ZnO晶体的结晶性变差。     

多孔氧化铝模板催化制备定向碳纳米管阵列

Well-aligned open-ended multi-walled carbon nanotube (MWCNT) arrays were prepared via chemical vapor deposition (CVD) method in porous anodic aluminum oxide (AAO) templates without depositing any transition metals as catalyst. Effects of the CVD temperature and heat treatment were studied in detail.Well-aligned open-ended MWCNT arrays were obtained at the CVD temperature above 600 ℃; when CVD temperature is reduced to around 550 ℃, CNTs, CNFs and other structures existed at the same time; no CNTs or carbon nanofibres (CNFs) could be found as the CVD temperature is below 500 ℃, and only amorphous carbon in the porous AAO template was found. Experimental results showed that the AAO template is catalytic during the CVD process, and it has the following two effects: to catalyze thermal decomposition of acetylene and to catalyze conversion of carbon decomposed from acetylene into CNTs or CNFs. Heat treatment could improve the graphitization degree, but it might also introduce new defects.     

RIG型磁光薄膜的研究进展及应用

随着光通信技术与光子集成电路的发展,非互易性器件作为光通信系统中重要的组成部分得到了越来越广泛的研究与应用。基于磁光效应制成的磁光隔离器和环行器是目前应用最为广泛的非互易性器件,为了将非互易性器件整块集成在硅片上,需制备性能与块状磁光材料相当的磁光薄膜。在近红外通信波段(1 550 nm),以钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂,YIG)为代表的稀土铁石榴石(RIG)具备优良的磁光效应,是最具应用前景的磁光材料之一。研究发现,使用稀土离子对YIG薄膜进行掺杂可以有效改善其磁光性能,尤其是Bi³⁺和Ce³⁺掺杂的YIG表现出巨法拉第效应。本文首先介绍了法拉第效应原理,介绍了三种常见磁光薄膜的生长方法,回顾了近年来的主要研究成果,介绍了磁光薄膜在光隔离器和环行器中的应用,最后对磁光薄膜的未来发展趋势进行了展望。     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。     

基于半解析VOF-DEM的激光直接沉积多尺度过程模拟

与传统铸造技术相比, 基于金属粉末的增材制造技术因其生产周期短、可操作性强而在航空航天、生物医学等领域具有很好的优越性. 尤其是激光直接沉积技术, 因其自由度高, 在复杂构件制造、部件修复中有着广泛的运用. 但是该激光直接沉积过程涉及多物理场、跨尺度、极端高温高压环境和相变问题, 仅靠实验不能很好地研究其中的机理. 已有数值模拟技术一般通过预设或者射入拉格朗日点作为颗粒输入, 不能做到同时考虑环境气体、颗粒碰撞和相变过程. 本文在近期发展的基于核函数近似背景流场的半解析CFD-DEM耦合方法中引入了流体体积分数法(VOF), 发展了可以同时模拟含热、刚体颗粒、相变和自由液面及相变界面的半解析VOF-DEM (或半解析CFD-DEM-VOF)方法, 从而首次实现了真实物理环境下激光直接沉积技术的数值模拟. 其中, VOF中的气相为环境气体, 液相为熔融和凝固的金属相, 界面通过iso-Advector重构, DEM为未熔化的金属粉末, 且流体网格可解析离散元颗粒形状. 这一模拟框架可以有效复现颗粒之间的碰撞、粘结、熔化、融合, 以及熔池熔道的形成, 为激光直接沉积技术的数值模拟提供了开拓性的范式, 并可以被应用到其他带相变的颗粒系统中.      

电沉积制备金属超细Cu粉的研究

探讨了超细铜粉电沉积制备过程中阴极电流密度对粉体粒径的影响机制。结果表明:电流密度的改变对阴极过电位影响显著,电流密度从0.04A/cm2变化到0.1 A/cm2时,过电位从4.08V变化到9.96V;而过电位的变化直接引起粉体粒径的变化,粒径从大约50nm变化到700nm。分析表明,高电流密度可以获得较高的阴极过电位;在高的阴极过电位条件下,新核的生成速率高且稳定存在的晶核临界半径小,使得粉体粒径变细。     

辐照电子在光纤芯处能量沉积的计算

为了用尽可能低的辐照电子能量在光纤芯处形成大的性质改变,模拟了0.1～1 MeV能量的电子辐照二氧化硅.发现每一特定能量的电子辐照二氧化硅时,在其中有个能量沉积最快的位置.计算得到0.447 4 MeV能量的电子在单模光纤中心能量沉积最快,分析发现对于这个能量的电子多数可以穿透到光纤芯处,电子能量在光纤芯处的沉积主要是由于电子能量的减小造成的.这些结果可为用电子辐照光纤制作光器件时的初始电子能量选择提供参考.     

气相捕获腔对石墨烯低压化学气相沉积形核生长的影响

基于石墨烯低压化学气相沉积技术,通过调控甲烷流量对比研究了传统生长腔和气相捕获腔中石墨烯在铜箔衬底上的形核生长特点.结果 表明,与传统生长腔相比,气相捕获腔能够将石墨烯的形核密度降低3个数量级,并促使石墨烯晶核快速长大.同时,气相捕获腔能够为石墨烯提供一个稳定的生长环境,有利于制备晶格完美的石墨烯晶畴,并为石墨烯晶畴的融合提供更多的有效活性碳原子,加速石墨烯晶畴之间的融合,提高石墨烯薄膜的质量.在此基础上分析了气相捕获腔对石墨烯低压化学气相沉积形核生长的影响机理.     

燃气透平叶片表面颗粒沉积特性数值研究进展

污染物颗粒在燃气透平叶片表面及冷却通道内的沉积将影响透平叶片的冷却特性和安全服役寿命。国外许多研究机构对燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性及其与叶片气膜冷却的相互作用机制进行了持续研究。本文首次系统总结了近年来燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性数值研究进展,重点介绍了燃气透平叶栅流道内污染物颗粒的沉积机制、颗粒沉积和脱离物理模型以及颗粒沉积与透平叶片冷却特性相互作用的数值模拟方法和研究成果。基于当前研究热点和发展趋势,结合作者的研究经历,指出了国内在研发先进燃气轮机透平冷却结构时应注意的问题和方向,为高效、燃料适应性更广的燃气轮机技术自主开发奠定基础。     

分子沉积聚合物膜的制备及其摩擦学性能研究

以聚对磺酸钠苯乙烯(PSS)为聚阴离子、聚烯丙基氯化氨(PAH)为聚阳离子交替沉积制备了多层聚合物纳米复合膜,用热分析仪考察了这两种体相聚合物的热稳定性,采用紫外-可见光谱仪、椭圆偏振光测厚仪、接触角测量仪等分析了复合膜的性能,用DF-PM型动静摩擦系数精密测定装置考察了其摩擦学性能.结果发现,所制备的聚合物复合膜具有一定的减摩作用,原因是单晶硅表面沉积聚合物超薄膜可以降低表面的粘着力,对硅表面具有微观修饰作用,从而降低其同钢对摩时的摩擦系数;单晶硅表面分子沉积聚合物纳米复合膜的摩擦学特性同超薄膜的层数相关,沉积层数较多的超薄膜的耐磨寿命较长,并因加热处理而得到明显改善.