真空阴极多弧离子镀不同厚度四面体非晶碳薄膜的结构和性能

以真空阴极多弧离子镀技术在P(100)型单晶抛光硅衬底和YG6硬质合金上制备了四面体非晶碳(ta-C)薄膜。用扫描电镜(SEM)测量薄膜厚度,并观察其表面及断面形貌;用X射线衍射仪(XRD)分析薄膜的相组成;用拉曼光谱标定薄膜中的sp3键和sp2键;用轮廓仪测量薄膜的表面粗糙度;用划痕法和压痕法测试了膜/基结合强度。在0.5~1.5μm的厚度范围内,随着ta-C薄膜厚度增加,薄膜的sp3键含量逐渐降低,表面碳颗粒数量及尺寸逐渐增加,与YG6基体的结合强度不断降低。0.5μm厚的ta-C薄膜具有最小的表面粗糙度(0.17μm),最高的结合强度(剥离时的临界载荷为61 N,压痕等级为HF2),表现出最优的综合力学性能。     

负载羧基化球状介孔纳米颗粒TFN膜的研究

在薄层复合膜(thin-film composite membrane, TFC膜)中引入无机纳米颗粒，形成薄层纳米复合膜(thin-film nanocomposite membrane, TFN膜)，近几年作为反渗透膜开始应用于水处理研究。但是无机纳米颗粒在TFC膜中的性能的不稳定性和膜的机械强度等变成了突出问题。合成制备了粒径约为110 nm修饰羧基的介孔氧化硅球状纳米颗粒(MSN—COOH)，并将其成功地化学键合在TFC膜的表面功能层交联网络中。与TFC膜相比，键合有MSN—COOH的TFN膜，水通量提高了56.2%，保持高脱盐率；由于单分散介孔纳米颗粒表面亲水官能团的引入，使膜表面的亲水性有很大程度提高，单分散介孔纳米颗粒在基体中的有序排列，使膜表面粗糙度降低，提高了膜的抗污染能力。与普通TFN膜相比较，具有更好的稳定性和柔韧性，可以在长时间高压过滤操作下保持稳定。     

三嵌段共聚物PS-b-PEG-b-PS与聚苯乙烯共混薄膜的表面形貌与性能研究

使用原子转移自由基聚合(ATRP)制备三嵌段共聚物PS-b-PEG-b-PS.通过红外光谱、核磁共振氢谱(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对嵌段共聚物结构及分子量进行表征.将嵌段共聚物与聚苯乙烯溶液共混成膜,使用原子力显微镜(AFM)和接触角测试仪(CA)对不同含量嵌段共聚物共混膜的表面形貌和性能进行了分析表征.PEG链段与PS链段在共混膜中发生了微相分离,由于PEG链段对PS链段的热力学排斥作用以及PS的硬链段特性,PS不能在PEG微区上方形成覆盖,因而在薄膜表面形成大量孔洞,PEG微相区位于孔洞底部.随嵌段共聚物含量增加,孔洞(PEG微区)尺寸增大.当嵌段共聚物含量增加10％以后,孔洞内出现PS微相区,导致形成“胞状”结构.嵌段共聚物含量增加使得共混薄膜的亲水性和表面张力增大.     

PET薄膜表面性能及其与紫外光固化涂层粘接性能相关性研究

通过粘结性能实验研究了表面处理方法对PET薄膜/紫外光固化涂层体系粘接性能的影响,结果表明:表面处理提高了PET薄膜/涂层体系粘接强度。研究了PET表面处理对PET表面性能如表面形貌、光泽度(粗糙度)、表面张力、表面官能团含量的影响,结果表明:PET薄膜经电晕处理后,其表面粗糙度有增大的倾向,而涂层处理对PET薄膜表面粗糙度无影响;经电晕处理和底涂处理后,PET薄膜表面张力均有增加,底涂处理提高PET薄膜表面张力的幅度更大。研究了PET薄膜表面性能与剪切强度的关系,发现PET薄膜/涂层粘接体系剪切强度τ与PET薄膜表面张力γ具有线性关系。     

广东华业绿色软包装材料问世

由广东华业包装材料有限公司研制的双向拉伸聚苯乙烯窗口膜和双向拉伸聚苯乙烯扭结膜顺利通过省科技成果鉴定。省专家组认为，两者均是新兴的绿色软包装材料，双向拉伸聚苯乙烯窗口膜创新性地解决了窗口膜厚度均匀性、薄膜表面电阻低等关键技术问题，而双向拉伸聚苯乙烯扭结膜具有强度高、刚度大、无毒性、易降解、扭结性强、加工方便等优点，     

有机蒙脱土对原位插层聚合PMMA性能的影响

利用原位插层聚合法在玻璃模具中合成了聚甲基丙烯酸甲酯/有机蒙脱土(PMMA/OMMT)纳米复合材料,实现了层状OMMT在PMMA基体中剥离成纳米片状OMMT。用DSC和DMA对一维纳米OMMT片层环境下PMMA链的松弛性进行了表征。DMA测试结果显示,复合材料的玻璃化转变温度比纯PMMA高,且对应峰的强度随着OMMT用量的增加而降低,表明纳米片状OMMT对其周围的PMMA链的运动具有限制作用。     

退火对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜性能的影响

研究了退火温度对磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜组织与性能的影响。通过扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和纳米压痕仪考察了薄膜的形貌、元素含量、物相成分和显微硬度。通过干式切削304不锈钢,考察了镀膜TNMG160404R刀具的刀腹磨损和切削工件的表面粗糙度,比较了退火前后镀膜刀具的切削性能。结果表明:磁控溅射AlCrNbSiTiV高熵合金氮化薄膜的主要是面心立方晶相结构,具有良好的高温稳定性。退火温度为600℃时,薄膜显微硬度高,刀具磨损小,切削工件的表面粗糙度低。     

PVC薄膜自黏性研究

采用流延法制备了聚氯乙烯（PVC）自黏膜,通过数字高阻计、原子力显微镜、视频光学接触角测量仪、傅里叶红外光谱仪等研究了增塑剂邻苯二甲酸二辛酯（DOP）含量、增黏剂种类及含量、薄膜厚度、表面粗糙度、表面张力、表面析出物对PVC膜自黏性的影响。结果表明,PVC膜的自黏强度随增塑剂含量增加而增加;增黏剂的加入极大地改善了PVC膜的自黏性,其中萜烯树脂増黏效果最好;PVC膜的自黏性与薄膜的表面能有很大的关系。     

基体预处理对CrN涂层刀具表面粗糙度和膜基结合力的影响

通过M2高速钢基体抛光预处理工艺,获得表面粗糙度和膜基结合强度良好的Cr N硬质涂层。采用正交法设计了不同压力、砂料、干湿方式等喷砂工艺参数进行高速钢基体预处理工艺研究。对预处理后的基体采用多弧离子镀技术沉积Cr N硬质涂层。通过扫描电镜、XRD、粗糙度仪和划痕测试仪等仪器检测分析了Cr N涂层的形貌、涂层物相结构、涂层粗糙度和涂层结合力等组织性能。喷砂压力较大和砂料硬度较高时,其涂层粗糙度较大,膜基结合强度较小。对采用玻璃珠砂料在2bar压力下进行干喷砂预处理后的基体进行涂层处理,其涂层综合性能最好,其膜基结合力为78N,涂层表面粗糙度为0.369μm,涂层厚度约为5μm,涂层厚度均匀,涂层表面比较平整致密,基本未见明显的孔洞结构。     

磁控溅射AlCrFeNiTi高熵合金薄膜的组织和表面形貌

用直流磁控溅射法在单晶硅片上制备了AlCrFeNiTi高熵合金薄膜,采用X射线衍射仪、扫描电镜和原子力显微镜考察了溅射参数对薄膜结构及表面形貌的影响.结果表明,当溅射功率一定,随着衬底温度升高,AlCrFeNiTi高熵合金薄膜由非晶向2个BCC相转变,衍射峰强度也随之增大,同时薄膜的结晶度提高,晶粒尺寸增大,导致薄膜粗糙度增加.当衬底温度一定时,随着溅射功率增大,X射线衍射峰强度大幅度上升,薄膜表面晶粒迅速长大,但因为溅射功率过大会导致表面形成缺陷,所以表面粗糙度先减小后增大.     

导电聚合物有序超薄膜合成工艺的优化

采用Langmuir-Blodgett(LB)诱导沉积方法制备了不同层数的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PEDOT-PSS)导电复合膜。首次研究了十八胺(ODA)和十八胺/硬脂酸(SA)离子化单分子膜在PEDOT-PSS纳米粒子亚相及ODA/PEDOT-PSS组装体在纯水亚相上的成膜行为。实验表明:PEDOT-PSS纳米粒子对单分子层具有包裹作用,形成了稳定的复合单分子膜;不同膜压下制备的膜表面形貌不同,较高膜压下得到颗粒紧密排列的薄膜,亚相温度23℃,PEDOT-PSS浓度1×10-4mol/L,压缩速率5 mm/min,拉膜速率为1 mm/min的条件下薄膜具有较好的成膜性能。     

聚乙烯吡咯烷酮纳米薄膜非平衡行为的研究

通过旋涂法制备了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)纳米薄膜(厚度h100 nm),利用饱和水气诱导PVP纳米薄膜发生去润湿现象,通过观察薄膜中孔洞生长过程和形态研究薄膜中存在的非平衡态现象。我们发现在室温条件下,薄膜中孔洞的生长速率随退火时间的增加不断减慢,直至不随时间变化。这表明新制的纳米薄膜处于非平衡态,存在着一定的残余应力,室温条件下退火可使薄膜趋于平衡。     

磷酸盐对磷酸镁水泥粘结性能的影响

研究了磷酸二氢钾(KDP)、磷酸二氢铵(ADP)及其复合盐对磷酸镁水泥(MPC)净浆流动性、凝结时间、早期温升、强度发展和体积稳定性等的影响。并采用3种不同的粘结方式,着重研究了单一磷酸盐及其复合盐对MPC粘结强度、界面裂缝发展及孔洞形貌等的影响。结果表明:与KDP-MPC相比,ADP-MPC放热高,早期强度高,但前者内部及界面具有更少的孔洞,利于界面粘结;KDP-MPC早期收缩发展快,当处于约束状态下时,MPC粘结能力弱,更易开裂。将KDP+ADP复合盐掺入MPC体系后,其浆体与ADP-MPC具有相似的流动性和凝结特性,孔洞数量减少且孔径变得细小均匀,强度有所提高,尤其界面区密实度的改善使得KDP+ADP-MPC各龄期抗折和斜剪粘结强度比掺单一磷酸盐的平均提高40%以上;在收缩较大的KDP-MPC中掺入部分ADP后,使得KDP+ADP-MPC在约束条件下也有较好的粘结能力。     

聚合物共混膜层叠剥离法制备超疏水表面

以高聚物共混体系界面上的扩散现象为理论基础,采用聚合物共混及层叠剥离的方法来实现超疏水表面的制备。实验采用聚丙烯(PP)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)作为制备材料,将HIPS/LLDPE(或HIPS/PP)共混膜与LLDPE(或PP)膜层叠热压复合,然后冷却剥离。SEM分析结果表明,剥离后的共混物薄膜表面具有微细纤维结构;表面接触角测试结果表明,当共混比为80/20、70/30、60/40时,共混物(HIPS/LLDPE和HIPS/PP)薄膜能够获得表面接触角超过150°、滚动角约为7°的超疏水表面。     

氧化时间对钛合金微弧氧化膜性能的影响

研究了在含钙、磷的电解液中氧化时间对Ti6Al4V钛合金微弧氧化生物活性膜的厚度、粗糙度、表面形貌、相成分及氧化膜与基体结合力的影响。结果表明,氧化t低于12min时,随着氧化时间增加,微弧氧化膜的厚度增加、表面粗糙度增大、微观孔洞变大、膜层中钙磷含量及钙磷比增大、氧化膜与基体的结合力增强。氧化t为12min时膜层与基体的结合力较好,约30N。氧化t超过12 min以后,膜层表面出现裂痕,与基体的结合力减小。     

基于水性纳米乳液制备聚氨酯超薄膜

合成了水性聚氨酯纳米乳液,利用旋涂法成功制备了厚度小于100 nm的聚氨酯超薄膜,并初步探讨了旋涂时间对薄膜厚度及表面形貌的影响。结果表明:乳液成膜与溶液成膜过程相似,都包含流体力学减薄和挥发固化两个阶段;由于乳液的非均相性质,超薄膜表面粗糙度较高。     

均聚物调控的PS-b-P4VP薄膜的微相分离形貌

分别以聚丙烯酸(PAA)和聚氧化乙烯(PEO)与苯乙烯与4-乙烯基吡啶二嵌段共聚物(PS-b-P4VP)进行溶液共混并且旋涂成膜,采用原子力显微镜(AFM)研究了这两种均聚物对PS-b-P4VP薄膜微相分离形貌的调控作用。结果表明,PAA与P4VP链段之间强烈的氢键作用使得P4VP链段对PS链段的热力学排斥作用增强,当PAA质量分数为10%时,PS分散相区以规则的柱体垂直分布于由P4VP/PAA链段相互溶解所形成的连续相基体中。对于PS-b-P4VP/PEO共混体系,共混薄膜形成了PEO/P4VP分散相以柱状形态垂直分布在以PS链段聚集区为薄膜连续相基体中的微相分离形貌,由于PS链段无法在PEO/P4VP柱状微区上方形成覆盖,导致共混薄膜表面出现许多孔洞,孔洞底部伴有PEO链段部分结晶形成的锥状突起。随PEO含量增加,孔洞直径增大,孔洞底部的锥状突起也增大。     

活塞用硅-铝合金瓷质阳极氧化的研究

使用瓷质阳极氧化工艺在活塞用ZL101A硅-铝合金基材表面制备了阳极氧化膜,并对阳极氧化膜的厚度、表面粗糙度、硬度、成分、表面形貌及耐磨性进行了研究。结果表明:硅-铝合金阳极氧化膜的厚度和表面粗糙度分别为9.7μm和1.74μm。阳极氧化膜主要由铝、氧和钬元素构成,硬度约为3 000 MPa。硅-铝合金阳极氧化膜呈灰白色,主要归因于阳极氧化膜表面的孔洞和树枝状结构。经过瓷质阳极氧化处理后,阳极氧化膜的摩擦因数仅为0.45,有利于提高耐磨性。     

二氧化钛/聚丙烯酸酯纳米复合物的光聚合动力学研究

研究了以Span85/Tween80为表面活性剂的反胶束溶胶-凝胶法光聚合原位合成TiO2/聚丙烯酸酯纳米复合薄膜,考察了影响纳米复合薄膜光聚合反应速率的因素,并用原子力显微镜(AFM)对纳米复合薄膜的表面形态进行了表征。实验结果表明,减少溶水量和钛酸丁酯浓度、增大光引发剂浓度会增大复合薄膜光聚合反应速率和最终转化率。AFM结果表明平均尺寸为25 26nm的无机TiO2粒子均匀分散在有机相基体中,二氧化钛/聚丙烯酸酯复合薄膜的表面粗糙度参数Ra、Rz和Ry分别为1 529～2 263、4 691～16 69nm和10 60～18 97nm,表明所合成的纳米复合薄膜的表面粗糙度低,表面光滑平整,基本达到了纳米器件对表面精度的要求。     

基板交联度效应对聚乙烯吡咯烷酮纳米薄膜去润湿的影响

近年来电子皮肤、柔性传感器等薄膜器件的发展，对基板表面纳米薄膜的完整性和稳定性提出了更高的要求。本文通过光引发的自由基聚合，成功制备了一系列具有不同交联度的聚丙烯酸丁酯基板，通过旋涂法在基板上制备了厚度为75 nm的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)薄膜。并采用红外光谱仪、动态机械热分析仪、原子力显微镜等手段对基板和基板上去润湿的薄膜进行表征，对不同基板上的去润湿孔洞密度和生长速率进行了研究。结果表明，基板交联度越大，孔洞生长速率越慢，孔洞密度越高，这是由交联点密度增加和交联点之间平均分子量分布变宽导致的。因此，控制合适的基板交联度有助于制备稳定性更好的纳米薄膜或纳米涂层。