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低能量离子束辐照磁控溅射沉积超硬质nc-TiN/nc-Cu纳米复合膜

李铸国 , 俞海良 , 吴毅雄 , 三宅正司

金属学报

利用诱导型等离子体辅助双靶磁控溅射法在Si(100)基板表面沉积Cu含量(原子分数)为0—10.0% 的Ti-Cu-N膜, 研究了Cu含量对薄膜结构及硬度的影响. 结果表明, 添加少量Cu可极大地提高薄膜硬度. Cu含量为2.0%的Ti-Cu-N薄膜具有超硬特性, 硬度HV达到42, 约为纯TiN薄膜硬度的2倍. 超硬质Ti-Cu-N薄膜为nc-TiN/nc-Cu纳米复合薄膜, 具有柱状晶结构. 薄膜的超硬特性源于薄膜的纳米复合结构.

关键词: 磁控溅射 , ion irradiation , nanocomposite film , hardness

第一性原理计算TiN(111)/BN/TiN(111)界面的电子结构、成键特性和结合强度

牛建钢王宝军王翠表田晓

金属学报

利用第一性原理计算方法研究了TiN(111)/BN/TiN(111)界面的16个理论界面构型.计算结果表明, 最稳定界面构型为top-top-BN 构型, 此构型中B原子只与周围N原子成键, 为四面体配位. 同时计算了top-top-BN构型的电子结构和成键特性以及界面结合强度, 结果表明, top-top-BN构型界面上的键为较强共价键,
其界面结合强度比TiN(111)板层或TiN块体材料的(111)晶面间的结合强度大, 说明此构型具有强界面特征.

关键词: 纳米复合薄膜 , nitride , interface , first principle

聚乙烯醇/改性纳米纤维素晶体纳米复合薄膜的制备及性能

李本刚 , 曹绪芝 , 夏天宇 , 韦春妙

高分子材料科学与工程

先用丁二酸酐对纳米纤维素晶体(NCC)进行表面羧基化改性,然后将改性NCC添加到聚乙烯醇(PVA)基体中制备PVA/改性NCC纳米复合薄膜,并进一步热处理制得交联PVA/改性NCC纳米复合薄膜.通过热重分析、差热分析、吸水实验和拉伸实验考察了改性NCC的添加量对薄膜性能的影响,以及加热交联对薄膜性能的影响.结果表明,与纯PVA薄膜相比,添加改性NCC后,薄膜的起始分解温度升高、结晶峰向高温方向移动,吸水率基本不变,力学性能对环境湿度敏感;热处理交联后,薄膜的起始分解温度继续升高、结晶峰也向高温方向移动,吸水率显著降低,力学性能不随环境湿度变化.

关键词: 纳米纤维素晶体 , 表面改性 , 聚乙烯醇 , 纳米复合薄膜

Cu含量对TiN-Cu纳米复合膜结构与性能的影响

宋贵宏 , 张晶晶 , 杨肖平 , 李锋 , 陈立佳 , 贺春林

材料科学与工艺 doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20150111

为研究纳米复合膜超硬机理和促进其商业应用,利用电弧离子镀制备了TiN-Cu纳米复合膜,并对其表面形貌、晶体结构、能谱、XPS谱和硬度进行研究.结果表明:沉积膜仅含有TiN相和少量的Ti相,TiN相晶粒尺寸随薄膜Cu含量的增加而逐渐减小;尽管有的沉积膜中Cu原子数分数高达8.99%,但仍没有发现金属Cu相或Cu的化合物相衍射峰;沉积膜中Cu元素以金属Cu的状态存在,Ti主要以TiN相存在,少量以金属Ti相存在,但没有Ti2 N相;薄膜生长过程中, Cu、Ti和N共沉积,竞争生长,Cu的加入抑制了TiN晶粒的长大;沉积膜的硬度随Cu含量增加而增加,达到最大值后下降,薄膜硬度随Cu含量变化与薄膜中TiN相或Cu相尺寸有关.

关键词: TiN-Cu薄膜 , 纳米复合膜 , 硬度 , XPS谱 , Cu含量 , 电弧离子镀

可逆光致变色的Ag@TiO2纳米复合膜

左娟

材料导报

为了防止活性等离子体对下层银膜的破坏,采用多晶TiO2半导体烧结靶,使用射频磁控溅射方法在纯氩等离子气氛中制备了大面积均匀的TiO2、Ag@TiO2薄膜.为了了解其结构与电子和光学特性间的相互作用,对TiO2和TiO2/Ag/TiO2样品的制备参数(如射频功率、总压和直流电压的共同影响)进行了研究.采用掠入射X射线衍射、紫外可见吸收、拉曼光谱等技术研究了根据其结构调整光学性能的可能性.结果显示,沉积的TiO2薄膜具有与在氩气和氧气混合气氛中沉积所得薄膜相似的形貌、电子和光学特性、能隙带宽和晶相;且所制备的Ag@TiO2薄膜银具有可逆的光致变色特性,可作为智能窗、多波长光存储器和可擦写高密度电子纸使用.

关键词: Ag@TiO2 , 纳米复合膜 , 射频磁控溅射 , 光致变色

第一性原理计算TiN(111)/BN/TiN(111)界面的电子结构、成键特性和结合强度

牛建钢 , 王宝军 , 王翠表 , 田晓

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2009.10.006

利用第-性原理计算方法研究了TiN(111)/BN/TiN(111)界面的16个理论界面构型.计算结果表明,最稳定界面构型为top-top-BN构型,此构型中B原子只与周围N原子成键,为四面体配位.同时计算了top-top-BN构型的电子结构和成键特性以及界面结合强度,结果表明,top-top-BN构型界面上的键为较强共价键,其界面结合强度比TiN(111)板层或TiN块体材料的(111)晶面间的结合强度大,说明此构型具有强界面特征.

关键词: 纳米复合薄膜 , 氮化物 , 界面 , 第一性原理

聚酰亚胺-二氧化钛纳米复合薄膜的热稳定性

吴世辰 , 殷景华 , 李佳龙

表面技术 doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2016.01.006

目的 探究纳米颗粒对聚酰亚胺薄膜热稳定性的影响规律及影响机理. 方法 采用原位聚合法制备TiO2 含量不同的PI-TiO2 纳米复合薄膜,通过差热热重法分析复合薄膜的热稳定性,观察复合薄膜加热后的微观形貌,探讨复合薄膜的耐热机理. 结果 纳米颗粒的加入提高了薄膜的热稳定性, PI-5%TiO2 复合薄膜失重10%和50%时的温度分别较纯PI膜提高了19. 3 ℃和20. 7 ℃. 复合薄膜的DTA曲线峰顶温度均高于纯PI膜,PI-5%TiO2 复合薄膜峰顶温度为637. 8 ℃,较纯PI膜提升了40. 1 ℃. 随着TiO2 含量的增加,复合薄膜DTA曲线反应峰峰型逐渐变窄、增高且变得尖锐,复合薄膜的导热性能有所提高. 结论 纳米颗粒阻碍了聚酰亚胺分子的热运动,减缓了薄膜在分解过程中产生的空洞区域的扩散. 聚酰亚胺基体中的纳米颗粒在薄膜中形成骨架结构,提高了薄膜的导热性和刚性. 聚酰亚胺与纳米颗粒形成有机-无机相界面,界面层的聚酰亚胺分子具有更好的热稳定性,使得薄膜的反应热焓值增加.

关键词: 聚酰亚胺 , TiO2 , 纳米复合薄膜 , 差热热重分析 , 微观结构 , 热稳定性

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