納米薄膜制備第1頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)納米薄膜的制備方法

(ⅰ)液相法

(a)溶膠-凝膠法．該方法制備納米薄膜的基本步驟如下：首先用金屬無機鹽或有機金屬化合物制備溶膠，然后將襯底(如SiO2玻璃襯底等)浸入溶膠后以一定速度進行提拉，結(jié)果溶膠附著在襯底上，經(jīng)一定溫加熱后即得到納米微粒的膜．膜的厚度控制可通過提拉次數(shù)來控制。

(b)電沉積法．一般Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體薄膜可用此法制備。

第2頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)納米薄膜的制備方法(ⅱ)氣相法(a)高速超微粒子沉積法(氣體沉積法)．基本原理是：用蒸發(fā)或濺射等方法獲得超微粒子，用一定氣壓的惰性氣體作載流氣體，通過噴嘴，在基板上沉積成膜．

第3頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)高速超微粒子沉積法

美國噴氣制造公司采用該工藝成功地制備出納米多層膜，陶瓷-有機膜、顆粒膜等．右圖是他們采用氣體沉積法中的多噴嘴，轉(zhuǎn)動襯底制備微粒的示意圖。

第4頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)高速超微粒子沉積法日本真空冶金公司的SeichioKashu等人用的設(shè)備如右圖所示．他們用此方法制備了各種金屬納米薄膜．

第5頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)直接沉積法

是當(dāng)前制備納米薄膜普遍采用的方法，基本原理：把納米粒子直接沉淀在低溫基片上．制備方法主要有三種：惰性氣體蒸發(fā)法、等離子濺射法和輝光放電等離子誘導(dǎo)化學(xué)氣相沉積法．基片的位置、氣體的壓強、沉淀速率和基片溫度是影響納米膜質(zhì)量的重要因素．第6頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(Ⅰ)金屬-非金屬納米復(fù)合膜的制備

當(dāng)C2H5+/Ar+<10-2時，只獲得組成基本上為金屬的納米粒子膜；C2H5+/Ar+=10-1～10-2時，可獲得不同金屬顆粒含量的膜。（美國IBM公司）第7頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月體積分數(shù)(volumefraction)變化

第8頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(Ⅱ)銅-高聚物納米鑲嵌膜的制備

這種鑲嵌膜(embaddedfilm)是把金屬納米粒子鑲嵌在高聚物的基體中．其裝置的示意圖如右圖所示．

第9頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(c)氣相法制備納米薄膜的幾個主要影響因素

(Ⅰ)襯底(基片)的影響(包括襯底材質(zhì)的選擇和溫度的影響)．

(Ⅱ)制備方法的影響．

方法膜生長初期的結(jié)構(gòu)晶格常數(shù)(?)蒸發(fā)法fcc3.68離子束法fcc4.02磁控濺射法bcc3.32電子回旋共振等離子濺射法fcc4.08表9-3四種不同沉積法得的Ti納米膜的結(jié)構(gòu)第10頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)納米顆粒膜和多層膜

顆粒膜是一類具有廣泛應(yīng)用前景的人工材料．其特性隨膜的組成、工藝條件等參量的變化而變化，因此可以在較多自由度的情況下人為地控制復(fù)合膜的特性．

第11頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)納米顆粒膜和多層膜目前研究較為集中的顆粒膜大體有以下三類：

(ⅰ)金屬微粒—絕緣體薄膜(例如：Fe-SiO2薄膜)；

(ⅱ)金屬微?！雽?dǎo)體薄膜(例如：Ag-Cs2O薄膜);(iii)半導(dǎo)體微?！^緣體薄膜(例如：CdTe-SiO2)薄膜.第12頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(a)光學(xué)特性

(Ⅰ)藍移和寬化．納米顆粒膜，特別是Ⅱ—Ⅵ族半導(dǎo)體CdSxSe1-x以及Ⅲ—V族半導(dǎo)體GaAs的顆粒膜都觀察到光吸收帶邊的藍移和帶的寬化現(xiàn)象．

(Ⅱ)光的線性(linear)與非線性(nonlinear)．

第13頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(Ⅱ)光的線性與非線性光學(xué)線性效應(yīng)是指介質(zhì)在光波場(紅外、可見、紫外以及X射線)作用下，當(dāng)光強較弱時，介質(zhì)的電極化強度與光波電場的一次方成正比的現(xiàn)象．

第14頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月(b)電學(xué)特性

二維膜具有平面的宏觀尺寸,不象零維納米顆粒一樣沒有宏觀的可測量量,與三維納米塊體相比又具有簡單性,因此便于研究納米薄膜電學(xué)性質(zhì)。

第15頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月第九章

超微粉涂層材料

(Superfinepowdercoatingmaterials)超微粉材料的主要應(yīng)用是將超微粉材料與表面技術(shù)結(jié)合起來，形成表面涂層，對基體材料進行改性和賦予基體新的功能。從材料的整體性能出發(fā)來追求功能化往往受到限制，所以更多關(guān)注的是材料的表面特性。材料表面改性及涂層技術(shù)已成為材料科學(xué)的一個重要分支。隨著陶瓷、高分子和復(fù)合材料、新型功能材料的發(fā)展，加上材料表面處理技術(shù)的進步，表面工程有望作為一門獨立的學(xué)科而發(fā)展。

第16頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月超微粉涂層材料的優(yōu)越性超微粉與表面涂層技術(shù)結(jié)合，形成了含有超微粉的表面涂層材料(Ultra-FinePowderCoating)。超細粉末涂層材料包括金屬、無機非金屬、高分子材料和復(fù)合材料等，經(jīng)過沉積、噴涂和鍍覆等手段實施，可以將不同性質(zhì)、不同尺度的材料組合起來，使其表面機械、物理和化學(xué)性能得到提高，賦予基體表面新的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和催化敏感等功能，達到表面改性與功能化的目標。第17頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月9.1超微粉涂層材料的特點(1)涂層材料的組成范圍很寬

;(2)超微粉的尺度涵蓋了微米、亞微米到納米級范圍（上限在1-2

m）

;(3)超微粉涂層材料用于的基體材料也是多種多樣

;(4)涂層材料在結(jié)構(gòu)上可以是單層或者是多層

;(5)超微粉涂層材料可以運用傳統(tǒng)的表面處理技術(shù)手段實現(xiàn)

.第18頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月9.2超微粉涂層材料的種類超微粉涂層材料的種類廣泛，包括金屬超微粉、陶瓷超微粉，以及金屬-陶瓷復(fù)合或者多元復(fù)合陶瓷超微粉，除自身形成涂層材料外，還可以與金屬及合金、無機材料、樹脂等高分子材料基體結(jié)合，制備出復(fù)合材料涂層。第19頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬及合金超微粉涂層材料采用電解、還原、噴霧等方法，生產(chǎn)出金屬及合金超微粉，然后作為單獨的金屬(合金)涂層、金屬復(fù)合涂層或金屬基復(fù)合涂層。

第20頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月金屬及合金超微粉涂層材料幾種不同的金屬以一定的包覆形式，形成金屬復(fù)合超微粉涂層材料，如鎳包鋁、鋁包鎳等。復(fù)合超微粉根據(jù)粉體的結(jié)構(gòu)形式分為包覆型和非包覆(即混合方式)型，包覆型又存在完全包覆和部分包覆，如下圖所示。

第21頁，課件共25頁，創(chuàng)作于2023年2月無機非金屬材料與陶瓷超微粉涂層材料

1．氧化物材料涂層:具有熔點高、耐高溫，抗氧化、熱導(dǎo)率低、硬度高、耐磨、化學(xué)穩(wěn)定性高、抗蝕、電絕緣等優(yōu)良特性。2．碳化物材料涂層3、其他涂層材料

4．金屬陶瓷復(fù)合材料涂層

第22頁，課件共25頁，