原子氧保护膜

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碳化硅镀膜工艺

碳化硅镀膜工艺

碳化硅镀膜工艺一、引言1. 背景介绍:碳化硅在电子器件中的应用2. 碳化硅镀膜的重要性:提高器件性能、降低成本3. 论文目的:详细介绍碳化硅镀膜工艺二、碳化硅材料特性1. 物理性质:晶格结构、离子扩散、能带结构2. 化学性质:化学键、表面反应、腐蚀 resistance三、碳化硅镀膜工艺1. 化学气相沉积(CVD):原理、设备、过程参数2. 物理气相沉积(PVD):原理、设备、过程参数3. 激光喷涂(LSP):原理、设备、过程参数4. 溶胶-凝胶法(SG法):原理、设备、过程参数5. 原子层沉积(ALD):原理、设备、过程参数6. 磁控溅射(MCV):原理、设备、过程参数四、碳化硅镀膜性能评估1. 厚度均匀性:测量方法、评估指标2. 硬度:测量方法、评估指标3. 耐腐蚀性:测量方法、评估指标4. 电子迁移率:测量方法、评估指标5. 热稳定性:测量方法、评估指标五、碳化硅镀膜在电子器件中的应用1. 肖特基二极管2. 场效应晶体管3. 发光二极管4. 太阳能电池5. 功率放大器六、结论与展望1. 碳化硅镀膜工艺的发展趋势2. 面临的挑战与解决方案3. 碳化硅镀膜在电子器件中的未来应用前景1. 背景介绍:碳化硅在电子器件中的应用碳化硅(SiC)是一种宽禁带半导体材料,具有高电子迁移率、高热导率和高抗热冲击能力,因此在电子器件中具有广泛的应用前景。

其中,碳化硅镀膜工艺是一种重要的制备碳化硅薄膜的方法,可以提高碳化硅器件的性能。

碳化硅在电子器件中的应用主要包括高温电力电子器件、功率器件、光电子器件和微电子器件等。

高温电力电子器件需要在高温环境下工作,因此需要使用具有高热导率和耐热冲击能力的材料。

碳化硅具有这些特性,因此被广泛应用于高温电力电子器件中。

功率器件需要具有高电子迁移率和低噪声特性,碳化硅在这方面也表现优异。

光电子器件需要具有高光响应率和低损耗特性,碳化硅在这方面也是优秀的材料。

微电子器件需要具有高精度和高可靠性的特性,碳化硅也在这方面有着广泛的应用。

新型核壳AuTi@PtNi纳米催化剂:增强氧还原催化活性及稳定性

新型核壳AuTi@PtNi纳米催化剂:增强氧还原催化活性及稳定性

2024年向道德模范学习总结模版____年度向道德模范学习总结____年,是我国发展的关键之年,也是我作为一名普通人一直以来期待的一年。

在这一年里,我有幸近距离接触到了一些道德模范,他们的言行举止深深地触动了我。

通过他们的榜样力量,我深刻认识到了道德的力量和道德的重要性。

在这里,我将总结并分享____年度向道德模范学习的收获和感悟。

一、道德模范的崇高品质1.坚持真理,不忘初心。

道德模范们总是坚持正确的理念和价值观念,不受外界诱惑和压力的影响,不动摇自己的信仰和立场。

2.勇于担当,助人为乐。

道德模范们在面对困难和危险时,不退缩不让步,勇敢地担负起责任,无私奉献,帮助他人。

3.兢兢业业,诚实守信。

道德模范们以诚实、守信的态度投入到工作中,严格要求自己,无论是在学术研究、公共服务还是商业交易中,始终坚守道德底线。

4.谦虚谨慎,博爱宽容。

道德模范们以谦虚的心态对待他人,不自负,不傲慢,宽容待人,能够与各种不同背景的人和睦相处。

5.乐善好施,关爱社会。

道德模范们热爱社会,积极参与公益事业,关注弱势群体的福祉,用自己的力量为社会做出积极贡献。

二、向道德模范学习的启示1.树立正确的世界观、人生观和价值观。

道德模范们有着崇高的品质和正确的价值追求,我们应该以他们为榜样,不断完善自己的世界观、人生观和价值观,树立正确的人生目标和追求,努力成为精神世界上的富人。

2.不忘初心,牢记使命。

道德模范们始终保持着对真理和美好事物的热爱,我们要时刻提醒自己不忘初心,始终保持对理想和目标的追求,坚守自己的使命和责任。

3.勇于肩负责任,积极担当。

面对社会和个人生活中的种种困难和挑战,我们要勇于肩负起责任,不退缩不躲避,积极主动地面对和解决问题。

4.秉持诚信为本,守正为人。

诚信是社会生活的基本规则,我们要始终牢记诚信的重要性,做一个守信用、言行一致的人,不以欺骗他人为乐,保持良好的道德品质。

5.用爱心温暖他人,关爱社会。

道德模范们善于用自己的爱心和关怀温暖他人,我们应该学会关注他人、帮助他人,关爱弱势群体,共同建设和谐社会。

镀膜工艺氧气增加膜厚的原因

镀膜工艺氧气增加膜厚的原因

镀膜工艺氧气增加膜厚的原因氧气在镀膜工艺中增加膜厚的原因随着科技的不断进步,镀膜工艺在许多领域得到了广泛的应用。

而在镀膜过程中,氧气的增加对膜厚有着重要的影响。

那么,为什么氧气的增加会导致膜厚的增加呢?我们需要了解镀膜工艺的基本原理。

镀膜是将一层特定材料沉积到另一个材料表面的工艺。

这层薄膜可以提供额外的保护,改善材料的性能,或者赋予材料新的功能。

而氧气在镀膜过程中起着重要的作用。

在镀膜过程中,氧气可以与薄膜材料中的原子或分子发生反应,形成氧化物。

这些氧化物可以增加薄膜的厚度。

具体来说,当氧气分子在薄膜表面碰撞时,它们会与薄膜材料中的原子或分子发生反应,形成氧化物。

这些氧化物会沉积在薄膜表面,逐渐增加薄膜的厚度。

氧气还可以影响薄膜的形貌。

当氧气在镀膜过程中存在时,它可以改变薄膜的生长速率和结晶形貌。

在一些情况下,氧气的增加可以促使薄膜生长更加均匀,并改善薄膜的结晶性能。

这些改变进一步增加了薄膜的厚度。

氧气也可以提高镀膜过程中的反应活性。

在一些镀膜工艺中,反应活性是非常重要的。

氧气的增加可以提供更多的活性物质,促进反应的进行。

这些活性物质会与薄膜材料中的原子或分子反应,导致薄膜的增厚。

因此,氧气的增加可以通过与薄膜材料反应和提高反应活性的方式,增加膜厚。

这一过程在镀膜工艺中起着至关重要的作用。

通过控制氧气的供应量和工艺条件,可以实现对薄膜厚度的精确控制,从而满足不同应用需求。

氧气的增加可以通过与薄膜材料反应、改变薄膜的形貌和提高反应活性的方式,增加镀膜膜厚。

这一过程在镀膜工艺中起着重要的作用,为薄膜的制备提供了有效的手段。

未来,随着镀膜技术的不断发展,我们可以期待更多创新的工艺和材料,进一步拓展镀膜应用的领域。

ito氧空位

ito氧空位

ito氧空位
ITO氧空位是指在氧化铟锡(ITO)薄膜中的氧原子缺失导致的空隙。

ITO是一种透明导电材料,广泛应用于液晶显示器、太阳能电池和触摸屏等领域。

在ITO薄膜中,掺杂的锡离子和氧离子形成了化学键,而氧空位是由于氧原子的缺失造成的。

氧空位的存在会影响ITO薄膜的电学和光学性能。

在导电性方面,氧空位可以改变ITO薄膜的载流子浓度和迁移率,从而影响电阻率和导电性能。

在光学性能方面,氧空位可以引起ITO薄膜的折射率变化,影响其透明性和光学传输特性。

为了减少氧空位的影响,可以采取一些方法,例如优化薄膜制备过程、合理控制氧化条件和掺杂浓度等。

此外,通过在ITO 薄膜中引入其他杂质原子,如氮或氢等,也可以改善氧空位相关的问题。

总之,ITO氧空位是ITO薄膜中氧原子缺失导致的空隙,它对ITO薄膜的电学和光学性能有一定影响,但可以通过适当控制和优化来减少其影响。

氧气与金属的氧化反应

氧气与金属的氧化反应

氧气与金属的氧化反应氧气与金属的反应是我们日常生活中经常接触到的化学现象之一。

当金属与氧气相遇时,金属表面会发生氧化反应,形成金属氧化物。

这种反应不仅在工业生产中有重要应用,也在自然界中起着重要的作用。

氧气是一种普遍存在于地球大气中的气体,它占据了地球大气的21%。

氧气分子是由两个氧原子组成,化学式为O2。

金属是一类具有良好导电性和热传导性的物质,如铁、铜、铝等。

当金属与氧气接触时,氧气分子会与金属表面的原子发生反应。

这个过程可以看作是氧气中的氧原子与金属表面的金属原子发生相互作用。

在反应过程中,氧原子会从氧气分子中解离出来,与金属原子结合形成金属氧化物。

金属氧化物通常以固体的形式存在,它们的形成使金属表面发生氧化,也就是我们通常所说的生锈现象。

当铁表面遇到氧气时,会形成铁氧化物,即生锈。

由于铁氧化物具有较差的导电性,且容易脆化,会对金属的使用造成不良影响。

然而,并非所有金属都与氧气反应并产生类似的结果。

有些金属,比如铝和钛,与氧气接触时会形成一种保护膜,这种膜可以防止金属进一步氧化。

这主要是因为铝和钛表面形成的氧化膜具有很好的密封性,可以有效地隔绝金属内部与外界氧气的接触。

氧气与金属的反应不仅仅局限于单纯的氧化过程,还会产生其他化合物。

例如,铜与氧气反应时,会生成一种绿色的化合物,即铜氧化物。

这种化合物在古代制作艺术品中经常被使用,因其美丽的颜色而备受青睐。

除了在日常生活中的应用外,氧气与金属的反应还在工业上有广泛的应用。

例如,在冶金领域,氧气被用来提高金属熔点,加速金属熔化过程。

另外,氧气还可以在金属的氧化反应中作为氧化剂,帮助金属达到更高的氧化状态。

这种使用氧气作为氧化剂的过程被称为氧化焙烧,常用于炼钢、炼铁等工艺中。

总之,氧气与金属的氧化反应是一种常见而重要的化学现象。

这种反应不仅在日常生活中存在,也在工业生产中发挥着重要的作用。

通过了解和研究这种反应,我们可以更好地理解金属与氧气的相互作用,为相关领域的应用提供更多可能性。

聚合物材料表面原子氧防护技术的研究进展

聚合物材料表面原子氧防护技术的研究进展

第34卷第7期无机材料学报Vol. 34No. 7 2019年7月Journal of Inorganic Materials Jul., 2019文章编号: 1000-324X(2019)07-0685-09 DOI: 10.15541/jim20180515聚合物材料表面原子氧防护技术的研究进展李昊耕1, 2, 谷红宇1, 章俞之1,2, 宋力昕1,2, 吴岭南1, 齐振一1, 张涛1(1. 中国科学院上海硅酸盐研究所, 中国科学院特种无机涂层重点实验室, 上海200050; 2. 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京100049)摘要: 聚合物材料具有质量轻、强度高等优点, 常被用作航天器表面的复合结构基材。

原子氧是低地球轨道空间中成分含量最高的粒子之一, 对暴露在航天器表面的聚合物材料易形成大通量、高能量轰击, 造成其表面氧化侵蚀和质量损失, 使聚合物材料的性能发生不同程度的衰退, 也是导致航天器件可靠性降低、工作寿命缩短的主要环境因素。

本文对当前国内外通用的几种聚合物材料表面原子氧防护技术进行了整理归纳, 其中表面化学改性方法结合了体材改性和常用防护涂层的优点, 得到的有机/无机复合改性防护层具有较好的综合防护性能。

文中分析了近年来由计算模拟法开展原子氧与表面防护材料相关作用机理的研究, 指出采用计算模拟结合试验的研究方法, 有可能从本质上揭示复合改性层与原子氧的作用机理, 从而促进原子氧防护材料与防护技术的研究发展。

关键词: 原子氧; 聚合物; 空间防护; 表面改性; 聚酰亚胺; 计算模拟; 综述中图分类号: V54文献标识码: ASurface Protection of Polymer Materials from Atomic Oxygen: a ReviewLI Hao-Geng1,2, GU Hong-Yu1, ZHANG Yu-Zhi1,2, SONG Li-Xin1,2,WU Ling-Nan1, QI Zhen-Yi1, ZHANG Tao1(1. Key Laboratory of Inorganic Coatings Materials CAS, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200050, China; 2. Center of Materials Science and Optoelectronics Engineering, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China)Abstract: Polymers, as substrate of composite material on the surface of spacecraft, have such advantages as light mass and high strength. Atomic oxygen (AO) is one of the highest content particles of low earth orbit, and high-energy high-flux AO bombardment causes the polymers’ surface erosion and mass loss at different degree, re-sulting in polymers degradation. Thus, AO is one of major threats in space environment that reduces reliability of space devices and shortens their working life span. This review summarized current global protection technologies from AO in recent years. Among them, surface chemical modification method with advantages of body-modification and protection coating, provided organic/inorganic composite with modified layer through com-prehensive protection performance. This review discussed the method to explore mechanism of the AO protection reaction by computational simulation. Computational simulation combined with experiments may reveal nature of the protection, facilitate future researches on AO protection, and provide guidance for fabrication surface polymer收稿日期: 2018-10-29; 收到修改稿日期:2018-11-29基金项目:“十三五”装备预研项目(170441422174); 国家自然科学基金青年项目(51802332); 上海市青年科技英才扬帆计划项目(18YF1427100); 上海硅酸盐研究所创新项目(Y85ZC2120G, Y75ZC2120G)Equipment Pre-research Foundation of China (170441422174); National Natural Science Foundation of China (51802332);Shanghai Sailing Program(18YF1427100); The Innovation Fund of Computational Materials Center from SICCAS(Y85ZC2120G, Y75ZC2120G)作者简介:李昊耕(1994–), 男, 博士研究生. E-mail: lihaogeng@686 无机材料学报第34卷materials used in domestic parts of the aerospace craft, especially the large-scale flexible space solar cell arrayKey words: atomic oxygen; polymer; space protection; surface modification; polyimide; computational simula-tion; review聚合物材料, 诸如聚酰亚胺(Polyimide, PI)等, 是空间飞行器中主要的复合结构基体材料, 具有优异的光、热、机械以及绝缘性能, 是制造航天器中刚性或柔性太阳能电池基板不可替代的材料[1-4], 已广泛应用于各种航天设备与器件。

hrtem 氧空位

hrtem 氧空位

hrtem 氧空位
氧空位是指在晶体结构中氧原子所占据的位置上没有氧原子的情况。

在高分辨透射电子显微镜(HRTEM)中,可以通过观察晶格中的氧空位来研究材料的结构和性质。

氧空位在固体材料中起着重要作用,因为它们可以影响材料的电学、热学和力学性质。

从结构角度来看,氧空位可以导致晶格畸变和缺陷形成,从而影响材料的性能。

氧空位的存在可以改变材料的电子结构,影响导电性和光学性质。

此外,氧空位还可以影响材料的热稳定性和化学反应性。

在材料科学和工程中,研究人员通过控制氧空位来调控材料的性能。

例如,通过引入氧空位可以改善氧化物的离子导电性能,从而应用于固体氧化物燃料电池等领域。

此外,氧空位还可以影响材料的力学性能,例如在氧化物陶瓷材料中,氧空位可以影响材料的断裂行为和韧性。

总之,氧空位在材料科学和工程中具有重要意义,通过研究和控制氧空位,可以改善材料的性能,并拓展材料的应用领域。

通过
高分辨透射电子显微镜等先进技术的应用,可以更深入地理解氧空位对材料性能的影响,推动材料科学的发展。

镀膜 氧化 退火扩散-概述说明以及解释

镀膜 氧化 退火扩散-概述说明以及解释

镀膜氧化退火扩散-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述:镀膜、氧化、退火和扩散是材料科学领域中常见的工艺步骤,它们在改善材料性能、增强功能和应用领域中起着至关重要的作用。

镀膜可以通过在材料表面形成一层保护膜来提高材料的耐腐蚀性能和硬度。

氧化是指材料与氧气发生化学反应,形成氧化物薄膜,可以改善材料的表面性能和稳定性。

退火是一种热处理工艺,通过加热材料至一定温度然后冷却的过程,可以消除材料内部应力和缺陷,提高材料的强度和韧性。

扩散是指在固体材料内部进行原子或分子的迁移,可以改善材料的导电性、磁性等性能,并被广泛应用于半导体、电子器件和功能材料的制备中。

本文将分别介绍镀膜、氧化、退火和扩散的原理、方法和应用,以便更好地了解这些工艺步骤在材料科学中的重要性和作用。

1.2 文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

在引言部分,将对镀膜、氧化、退火和扩散等四个主题进行简要介绍,明确文章的研究对象和目的。

在正文部分,将详细介绍镀膜、氧化、退火和扩散的背景、原理、过程、机制、方法、效果和应用等内容,对四个主题进行深入分析和讨论。

最后,在结论部分,将对整篇文章的要点进行总结,展望未来对这些领域的研究方向和发展趋势。

整篇文章将全面系统地介绍镀膜、氧化、退火和扩散的相关知识,为读者提供全面深入的了解和参考依据。

1.3 目的本文的目的是深入探讨镀膜、氧化、退火和扩散这四个过程在材料科学和工程中的重要性和应用。

通过对每个过程的背景介绍、原理、方法和效果进行分析和总结,我们旨在帮助读者更全面地了解这些过程在材料表面处理及改性中的作用,以及它们在材料性能提升、功能性材料设计和制备过程中的应用前景。

同时,我们希望通过本文的撰写,促进相关领域的研究和技术发展,为材料科学和工程领域的进步贡献一份力量。

2.正文2.1 镀膜2.1.1 背景介绍镀膜是一种常见的表面处理方法,通过在物体表面涂覆一层薄膜来改变其性能或外观。

镀膜可以提高材料的耐腐蚀性、硬度、光学性能等,并在许多领域广泛应用,如电子、光学、汽车等。

银饰表面氧化铝保护膜的防腐蚀性能

银饰表面氧化铝保护膜的防腐蚀性能

银饰表面氧化铝保护膜的防腐蚀性能杨永亮;白雪松;李娜;张泓筠;王群忠【摘要】为了提高银饰的抗变色能力,采用大腔体原子层沉积设备,以Al2O3作为保护膜进行银饰的批量处理.通过在腔体内加入匀气装置,改善了腔体内膜层厚度的均匀性.通过工艺参数的改进,改善了薄膜的表面形貌.实验表明,用洗银水处理后的银饰直接进行处理,银饰表面会变黑.X射线衍射测试表明基底温度为150 ℃时,获得的薄膜为无定型结构.扫描电镜测试表明薄膜表面致密、均匀.腐蚀试验表明Al2O3膜层厚度为30 nm时,有良好的抗变色效果.光谱测试表明,镀膜后银饰的平均反射率略高于未镀膜银饰的平均反射率,镀膜后对银饰的外观基本无影响.%In order to protect silver jewelry against tarnish,Al2O3thin film was deposited on the silver jewelry by using ALD method with big chamber.The uniformity of film thickness was improved by adding device making gas uniform into the big chamber;the surface morphology of thin film was improved by optimizing process parameters. Experiments shows that the silver jewelry cleaning with silver washing liquid was black by depositing Al 2O3thin film on silver jewelry directly.XRD test shows that Al 2O3thin film is amorphous when the temperature of substrate is 150 ℃.SEM test shows that the film is dense and uniform.Corrosion test shows that the film can protect silver jew-elry against tarnish well when the thickness is 30nm.Spectrum test shows that the average reflectance is higher than uncoated silver jewelry and the film does not affect the appearance of silver jewelry basically.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)028【总页数】4页(P172-175)【关键词】薄膜;原子层沉积;银饰;腐蚀试验;反射率【作者】杨永亮;白雪松;李娜;张泓筠;王群忠【作者单位】凯里学院物理与电子工程学院,凯里556011;中联重科股份有限公司,长沙410000;中联重科股份有限公司,长沙410000;凯里学院物理与电子工程学院,凯里556011;苗妹银饰有限公司,凯里556011【正文语种】中文【中图分类】O484银饰抗变色是一个既老又新的课题,目前对银饰的防变色处理多采用浸、涂、电镀、化学镀等方法[1—3],但这些方法都在不同程度上存在污染环境、保护层与银饰基底附着力差、银饰棱角部位难以覆膜、保护层多针孔等缺点,不能实现对银饰的持久保护。

氧气分离膜

氧气分离膜

氧气分离膜
氧气分离膜
氧气分离膜是一种新兴的气体分离技术,它通过催化剂将氧气分离出混合气体,以达到分离可燃气体的目的。

它的使用可以改善气体组分的结构,从而实现更高效的燃烧。

氧气分离膜的主要原理是通过一种名为高分子膜的膜材,以实现气体分离的目标。

使用高分子膜制备氧气分离膜,以克服二氧化碳及其他可燃气体的影响,使清洁燃料被准确分离。

氧气分离膜的优点是简单易行,处理能力强、体积小巧、整个处理过程没有副产物,操作简便、性能可靠;缺点是价格较高,需要使用高温介质,且对催化剂有一定的要求,否则可能会导致催化剂的失效或污染。

氧气分离膜的应用较为广泛,如用于燃料电池、氢能的发电、催化剂的分解和重新利用等。

它可用于对可燃气体的净化,因此还可以用于实验室分析,工业环保,国防行业等。

综上所述,氧气分离膜在清洁燃料技术中发挥着重要作用,具有许多优点。

然而,它的高价格和对催化剂的要求也是需要改进的地方。

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ito氧空位

ito氧空位

ito氧空位【原创版】目录1.ITO 氧空位的概念2.ITO 氧空位的产生原因3.ITO 氧空位的性质4.ITO 氧空位的应用5.ITO 氧空位的研究进展正文1.ITO 氧空位的概念ITO 氧空位,全称为氧化铟锡氧空位,是一种在氧化铟锡(ITO)薄膜中产生的点缺陷。

ITO 薄膜广泛应用于各种电子器件和光电子器件中,如触摸屏、太阳能电池等。

氧空位的产生会对 ITO 薄膜的性能产生影响,因此研究 ITO 氧空位具有重要意义。

2.ITO 氧空位的产生原因ITO 氧空位的产生主要与制备过程中的氧含量、制备温度、氧化铟锡靶材的纯度等因素有关。

在制备 ITO 薄膜的过程中,如果氧含量过高,会导致氧空位的产生。

此外,制备过程中的高温也会导致氧空位的形成。

3.ITO 氧空位的性质ITO 氧空位具有正电荷,可以在电场作用下迁移。

其迁移率较高,对ITO 薄膜的导电性能产生影响。

同时,ITO 氧空位会对薄膜的光学性能产生影响,如吸收边偏移、发光强度降低等。

4.ITO 氧空位的应用ITO 氧空位在实际应用中具有重要作用。

例如,在太阳能电池中,ITO氧空位可以作为电子传输层,提高电池的光电转化效率。

此外,ITO 氧空位还可以用于制备透明导电薄膜、光催化剂等领域。

5.ITO 氧空位的研究进展随着对 ITO 氧空位的研究不断深入,研究人员已经提出了许多方法来减少氧空位的产生,提高 ITO 薄膜的性能。

这些方法包括优化制备工艺、引入掺杂元素等。

此外,研究人员还在探索利用 ITO 氧空位制备新型器件的可能性。

总之,ITO 氧空位作为一种在 ITO 薄膜中产生的点缺陷,对薄膜的性能具有重要影响。

lasrcofeo材料的氧渗透及其机理的研究

lasrcofeo材料的氧渗透及其机理的研究

lasrcofeo材料的氧渗透及其机理的研究
氧渗透是指在一定压力下,氧分子被选择性地从低压侧渗透到高压侧的过程,是一种自发
和平衡的热力学过程。

氧渗透在医疗、军工领域有广泛的应用,而氧渗透在氧换质膜材料
上的研究更是十分重要。

近年来,LaSrCoFeO(LSCFO)材料已被证明具有良好的氧渗透性能,成为氧换质膜研究的热点。

氧在LSCFO材料中的渗透机理可以归结为三个基本步骤:氧负中心的形成,氧离子的迁
移以及氧空穴填补,每个步骤都有关这种材料的特定性质。

首先,配位数高于3的主族元
素Co2+、La3+ 和 Fe3+ 会在低活化能系统中形成非离子吸附物,通过吸附物产生空穴,
使氧分子有足够的空间容纳。

其次,氧离子和氮正离子可以由此进行快速迁移,并在低活
化能环境下渗透膜层。

最后,氧空穴可以被迅速填补,从而实现氧的渗透。

由于LSCFO材料的氧渗透作用主要依赖于浓度较低的配位数高的元素,因此,加入活性
剂可以增强氧渗透,提高温度也有助于提高氧渗透效率。

另外,采用组合式表面改性技术也可以进一步提高材料的氧渗透效率。

综上所述,LaSrCoFeO材料的氧渗透机理主要有三个步骤:形成氧负中心、氧离子迁移以及氧空穴填补,而采取相应的技术改性技术也可以提高材料的氧渗透性能。

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说明一、开题报告应包括下列主要内容:1.课题来源及研究的目的和意义;2.国内外在该方向的研究现状及分析;3.主要研究内容;4.研究方案及进度安排,预期达到的目标;5.为完成课题已具备和所需的条件和经费;6.预计研究过程中可能遇到的困难和问题,以及解决的措施;7.主要参考文献。

二、对开题报告的要求1.开题报告的字数应在3000字以上;2.阅读的主要参考文献应在10篇以上,其中外文资料应不少于三分之一。

本学科的基础和专业课教材一般不应列为参考资料。

3.参考文献按在开题报告中出现的次序列出;4.参考文献书写顺序:序号作者.文章名.学术刊物名.年,卷(期):引用起止页。

三、如学生首次开题报告未通过,需在一周内再进行一次。

四、开题报告由指导教师填写意见、签字后,统一交所在院(系)保存,以备检查。

指导教师评语:指导教师签字:检查日期:1课题来源及研究的目的和意义原子氧(Atomic Oxygen,AO)对于航天器来说是十分重要的影响因素之一[1-3]。

距地球表面200~700km的低地球轨道(Low Earth Orbit,LEO)是当前人类开发利用的重要场所。

原子氧是低地球轨道大气的主要成分。

原子氧是在低地球轨道环境下,由于分子氧(O2)吸收短波长的紫外辐射而光致离解(photo dissocia)形成的,其反应式为O2+ hv → O + O短波长的(<240 nm)紫外辐射具有足够的能量,能够断开分子氧的键合(键合能为5.12eV)。

离解形成的原子氧在空间环境下至少可能有两个归宿,一是在第三种元素存在时,与氧分子反应生成臭氧,即实现三体反应O + O2+ M → O3 + M或者与臭氧发生反应,生成2个氧分子O + O3→ O2 + O2但是,低地球轨道环境处于高真空状态,在低总气压(高真空)状态下,原子氧与第三种粒子发生碰撞的概率很小,因此,在LEO轨道环境中AO浓度极高。

本课题项目来源为航天八院805所。

通过多年的深入研究,人们对原子氧效应已经有了较充分的认识。

由于航天器以很高的速度在轨运行,导致原子氧在其表面产生很大的撞击能量,并在低地球轨道呈现出很高的的通量。

原子氧处于激发态,具有很强的氧化能力。

有些在分子氧条件下并不发生明显氧化的材料,在原子氧作用下可直接发生化学反应。

当具有强氧化性、大通量和高能量的原子氧与航天器表面作用时,会导致表面材料剥蚀和性能退化[5],可导致聚合物材料质量损失(厚度变薄),金属材料生成氧化膜,有机结构材料表面形貌发生显著变化,热控涂层老化变质[6-7]。

原子氧剥蚀产物释放出大量的挥发性气体,会在光学器件表面及其他航天器表面形成污染,导致热控涂层及太阳能帆板的物理性能退化[8]。

因此,应该对原子氧效应给予必要的关注。

由于原子氧与航天器表面作用时会导致航天器表面材料剥蚀和性能退化等严重损失,因此本课题的目的是在环氧树脂上做出一层具有抗原子氧功能的防护涂层,避免航天器材料表面遭受原子氧撞击,以保障航天器安全和航天器内仪器的正常工作。

环氧树脂薄膜是航天器上常用的聚合物材料,由于其对原子氧剥蚀极为敏感,必须加以防护。

常用的防护方法是采用三氧化二铝或二氧化硅涂层,对于航天器用环氧树脂薄膜进行抗原子氧防护是十分必要的。

本课题开创性地制备出一种新的防护涂层,具有抗原子氧功能,采用改性促进剂实现硅烷化抗原子氧涂层与环氧树脂基体无界面结合;其次,薄膜改性促进后收缩,在其表面形成压应力,对于微裂纹等具有自愈合的能力,使原子氧透过裂纹而引起材料掏蚀现象的概率为零;再次,本课题采用光硅烷化改性技术制备涂层,设备简单,反应过程容易控制,可以适用于大面积及复杂几何形状材料的改性,易于批量生产。

2国内外研究现状及分析通过大量的文献阅读可知,即便受AO侵蚀作用比较小的无机物,在LEO长期暴露,也不同程度地受到影响。

为了避免AO环境的危害,最理想的方法是避免使用AO 敏感材料、避免使关键的航天器表面暴露在AO环境中[9]。

然而,在这些方法无法实现的情况下,则应采用AO防护措施。

在基体表面应用一层薄的防护涂层是一种常用的防护方法。

涂层的质量主要取决于它的连续性、空隙率、与基体的结合程度以及在AO环境中的耐蚀性。

目前国内外应用于AO防护的涂层及涂层组合很多,从本质上来说,根据其成分可划分为4类:无机材料;含氟有机聚合物;有机硅聚合物;含磷聚合物[4]。

2.1涂层无机材料无机物可与AO反应形成玻璃化氧化物层,由于O在氧化物中的浓度差降低,这层氧化物可以阻碍AO的扩散及进一步的撞击,从而保护底层材料不被AO剥蚀,所以无机氧化物材料具有优异的耐原子氧性能[10]。

铝在氧化过程中,表面形成稳定的Al2O3氧化膜,这层氧化膜可以避免铝进一步被氧化,使得铝具有抗氧化性能[11]。

李丹等人[12]研究了铝在AO环境中的抗侵蚀性能,指出由于纯铝比较软,富有延展性,易于塑性成型,所以可以通过发展多元共渗方法提高铝的抗氧化能力。

合金中的难溶金属如Mo、W、Ta和Cr等在涂层与基体中沉积,形成难移动的碳化物和金属化合物,阻止涂层中Al等的扩散,从而有效地抑制合金基体的氧化和涂层的剥落,延长涂层的使用寿命。

Sanders等人[13]采用真空物理气相沉淀(PVD)法制备的可自愈的防护涂层,上层即为SiO2、TiO2和Al2O3等无机材料,底层为有机硅聚合物,有机材料改善了涂层的抗弯曲性,抗AO和UV性能却没有变化,而且涂层出现裂纹缺陷时,底层的有机硅在AO作用下生成的SiO2能自动将其愈合。

2.2含氟有机聚合物材料含氟有机聚合物具有较好的抗原子氧性能,这是因为C一F的本身键能很高,氧化过程需要吸收大量的能量。

NASA的LDEF材料空间暴露实验(在轨5.75年,原子氧累积通量达到7.78×10-24atoms/cm2)结果显示,FEP Teflon薄膜在LEO环境中的受到AO 的侵蚀速率高达0.35× 10-24cm3/atom,远高于短期飞行实验(STS一41G)的数值。

同时,由于受到AO的侵蚀,FEP Teflon薄膜表面变得非常粗糙,太阳吸收比(α/ε)也略有升高[14]。

到目前为止,含氟聚合物Telflon作为热控材料和润滑剂材料仍在航天器上大量使用。

但是其他抗AO用的含氟聚合物新材料报道却很少。

在SiO2中混入少量的(10一18%)含氟聚合物能将SiO2涂层的韧性提高2-3倍,且涂层的抗原子氧能力没有变化[15]。

2.3有机硅聚合物材料有机涂层与基体结合牢固,柔软性好,耐高低温冲击,工艺性能好,因此被广泛应用于航天材料的防护。

通常以聚有机物树脂为基体混合适当的颜填料制备有机涂层,涂覆到材料表面张蕾等人[16]研究了ZnO有机硅涂层。

ZnO氧化物性能稳定且氧元素对其扩散系数低,能起到很好的阻碍层作用,同时加入片状硅酸盐矿物型添加剂,使之与有机硅进行反应,生成有机硅酸盐涂层。

因为涂层表面有稳定的氧化物ZnO、SiO2及片状的硅酸盐矿物,氧在其中的扩散系数很低,所以涂层能起到良好的AO防护作用,且具有良好的空间稳定性。

高龙成[17]通过聚阳离子电解质聚氨基苯乙烯与片层蒙脱土的层层自组装构建抗原子氧剥蚀材料。

由于蒙脱土化学性质稳定,与聚电解质在纤维表面形成复合物,能够大大提高纤维的整体抗原子氧性能。

地面原子氧模拟系统测试发现,未保护的纤维在原子氧环境下质量损失接近100%,而经过防护的纤维在原子氧环境下损失很少。

2.4含磷聚合物材料早在上世纪90年代,美国发射了长期暴露装置(Long Duration Exposure Facility,LDEF)发现含苯磷氧磷聚合物具有良好的抗原子氧性能,然而其在轨实验时间也只有10个月,对于材料在轨的全寿命的评价还不足。

2001年,NASA利用宇宙空间站进行长达4年的国际空间材料实验(MISSEI,2)[18],实验一直进行到2005年,最终结果表明含苯磷氧(PPO)结构的环氧树脂(CP)和TOR在长期的空间环境作用下具有很高的质量保持,太阳吸收比(α/ε)也没有太大的变化,完全满足LEO航天器的需要,而其它材质的聚合物薄膜大多数在LEO空间环境长期作用下或严重开裂,或被完全腐蚀,无法满足航天器的长期在轨要求。

在地面模拟实验中,人们利用原子力显微镜(AO)、X光电能谱(XPS)及X射线吸收近边结构(x-ray Absorbtion Near Edge Structure ,XANES)分析表明含苯磷氧的聚合物在AO的作用下会形成一层致密的聚磷酸酯的表面层[19],防止下层的聚合物受AO的进一步侵蚀。

3主要研究内容根据课题的要求及对抗原子氧技术制定了课题的主要研究内容,如下:(1)利用光硅烷化改性技术对环氧树脂材料进行抗原子氧表面改性,研究光活化时间,硅烷化温度、时间等参数对抗原子氧改性层性能的影响规律;(2)用XRD、SEM、XPS对抗原子氧改性前后环氧树脂表面的结构、形貌和成分的变化进行表征和分析。

4研究方案及进度安排,预期达到的目标4.1研究方案4.1.1抗原子氧涂层的制备本课题的抗原子氧涂层在制备工艺上大致可以分为:有机溶剂清洗→紫外光活化→液相硅烷化与改性促进同时进行(即改性促进剂混在硅烷化试剂里面)→稳定化。

此外,在工艺顺序上进行改动或许会对涂层性质有很大影响,包括:a.改性促进→清洗、烘干→光活化→硅烷化→稳定化b.光活化→改性促进→硅烷化→稳定化c. 改性促进→清洗、烘干→光活化→改性促进的同时硅烷化→稳定化。

关于工艺顺序的选择也是本课题研究的重点。

图1紫外光活化箱所用紫外光活化箱由消毒柜改造而成,如图1所示。

内部紫外灯管可以产生两个波长的紫外线,118nm和254nm。

该波长的紫外线可以激发产生臭氧。

紫外线与臭氧联合起来可以更好的活化环氧树脂薄膜,甚至几微米深层内的分子也受此过程影响,显著提高了其-OH、-OOH、-COOH等活性基团的浓度。

硅烷化之后的稳定化过程亦在此活化箱中进行。

图2电热恒温干燥箱本实验硅烷化过程对于空气中的水蒸气异常敏感,所以硅烷化进程在电热恒温干燥箱中进行,如图2所示,实验过程中可以直接对硅烷化反应槽进行加热。

4.1.2 分析测试方法(1)光谱反射率测试采用哈尔滨工业大学空间材料与环境工程实验室自主研制的光谱反射率原位测试仪进行辐照前后环氧树脂样品光谱反射率的测试。

它可测量的波长范围为200nm 到2500nm,仪器的分辨率为0.1nm,带宽≤0.05nm,杂散光≤0.0001 %T,噪声<0.0008A,光度计重复性<0.0001A,基线漂移<0.0002A/h,基线平直:±0.001A,稳定性好、基线平直度高、杂散光极低。

实验中步长设为5nm,狭缝宽度设为4nm。

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