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功能梯度薄膜的研究进展

薄膜技术是表面处理技术中发展最为迅速的一个分支 ,包括薄膜材料与制备技术、薄膜沉积过程监测控制技术、薄膜检测技术与薄膜应用技术在内的薄膜技术 ,已经形成为一个门类齐全的薄膜产业。自梯度概念被引入功能薄膜的制备后 ,功能梯度薄膜引起各学科领域研究人员的极大兴趣[1~ 3] 。功能梯度薄膜经过多年的研究 ,在热应力缓和型方面已取得了可喜的成果 [4 ] ,同时 ,在光电、能源、生物相容性和能量转换等许多领域都开展了广泛的研究。1 功能梯度薄膜的概念、特点功能梯度材料 (FGM)是 1987年新也正之等人 [5]针对航天技术中出现的高落差温度 (10 0 0℃ )现象设计材料时提出的新构想。它是指一种功能如组分、结构、性能随空间或时间连续变化或阶梯变化的高性能材料。由于梯度材料中基本消除了宏观界面 ,有效地解决了材料内部功能渐变的问题 ,并达到了缓和热应力的目的。可作为缓解热应力涂层在宇航工业的航天器中获得实际应用 ,还可用于机械、电...  (本文共3页) 阅读全文>>

江苏大学
江苏大学

铜/钨酸锆功能梯度薄膜有限元法优化及制备

钨酸锆是各向同性的负热膨胀材料,对其负热膨胀性能及其复合材料的研究是当今材料科学的研究热点之一。本课题组用固相法、共沉淀法、溶胶凝胶法等制备方法得到了高纯度的钨酸锆粉体,用磁控溅射和脉冲激光溅射法制备了钨酸锆薄膜,并得到了铜/钨酸锆功能梯度薄膜。铜/钨酸锆功能梯度薄膜可用于电子器件热应力缓冲层,提高电子器件热稳定性,延长电子器件寿命。用有限元方法模拟不同技术参数制备的铜/钨酸锆功能梯度薄膜的热-应力场,可以提高研发效率,在重复实验次数的很少情况下,得到从基底层到表层热应力平缓变化的梯度薄膜。具体优化设计流程为总结以往的材料性能参数,建立数学模型模拟实际工况,得到各类铜/钨酸锆功能梯度薄膜的热-应力场特征;以数值模拟得到的技术参数制备功能梯度薄膜;表征薄膜性能,以优化后的参数带入数学模型进行验证计算,在实验3-4组后即可得到优化的薄膜技术参数。数值模拟分析过程中,用有限元软件ANSYS 11.0建立了铜/钨酸锆缓冲热应力功能梯度薄...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

《压电与声光》2006年04期
压电与声光

锆钛酸铅成分梯度薄膜的介电及铁电性能研究

铁电薄膜因其在现代高新技术中起着越来越重要的作用而成为国内外研究的热点[1-3]。通常高介电常数、高剩余极化和低介电损耗是铁电薄膜在铁电存储器等许多领域应用的基础,所以人们不断努力去研制高性能的铁电薄膜。目前,具有成分梯度的多层铁电薄膜引起人们的关注[4-6]。与传统薄膜相比,成分梯度薄膜是指在薄膜纵向方向上,其成分和结构都是可人为控制地连续改变。所以有必要对其微观结构和性质作进一步的研究,以期在铁电薄膜的应用方面开辟新的领域。本文采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,以Pt/Ti/SiO2/Si基片为衬底,制备出PZT成分梯度薄膜。通过俄歇能谱(PHⅠ-610/SAM)分析了薄膜中成分的梯度分布;通过D8的X-射线衍射仪(XRD)分析了薄膜的微观结构;用HP4194A和LTM的变温微探针台测试了薄膜的介电温谱特性;用R66A测试了薄膜的电滞回线,用高灵敏度热释电系数测试系统,测试了薄膜的热释电性能。1实验1.1溶胶配制以乙酸铅、...  (本文共4页) 阅读全文>>

《激光杂志》2004年05期
激光杂志

功能梯度薄膜的脉冲激光沉积研究进展

1 功能梯度薄膜材料的提出2 0世纪 80年代以来 ,随着科学技术的飞速发展 ,对材料的性能要求越来越高 ,特别是在极限环境下 (超高温、超低温、超高压、超音速和极高真空度等 )工作的零件要求有特殊的性能。国内外学者除了深入地从工程技术方面完善已有的材料之外 ,又从理论上陆续提出了许多新的材料概念 ,并努力在实践中制备出一些具有特殊性能的新材料 ,来满足在各种特殊环境下工作的零件的性能要求。而且在许多领域中具有单一功能的材料已不能满足需要 ,要求具有多种功能的材料来代替。1984年 ,日本学者新野正之、平井敏雄和渡边龙三等首先提出功能梯度材料概念〔1〕(FunctionaryGradientMaterials,简称FGM)。所谓FGM是指组份、结构、性能等 ,随空间或时间连续变化或阶梯变化的高性能材料。我国武汉工业大学袁润章教授在 1984年前后也提出了功能梯度材料的概念 ,并在金属 -陶瓷复合刀具的研究中开始了这方面的工作。随...  (本文共4页) 阅读全文>>

《功能材料》2003年03期
功能材料

钛合金基类金刚石梯度薄膜的生物摩擦学性能评价

1 引 言近年来,人工关节材料的研究日新月异,钛及钛合金以对人体毒性小、密度较低、弹性模量值小(约为其它医用金属材料的一半)、与人体硬组织的弹性模量比较匹配的特点越来越受到医学研究人员的关注。但钛合金表面易氧化生成一层氧化膜,该膜脆性大,在摩擦接触中易剥落,进而导致关节因无菌松动而失效,故对其表面进行改性处理是必要的[1]。类金刚石(DLC)薄膜是一类硬度、光学、电学、化学和摩擦学等特性类似于金刚石的非晶碳膜。由于其良好的生物相容性、高硬度、良好的耐磨性能,可以用作关节植入器件的表面保护层以减少磨损颗粒的形成和阻碍金属离子从基体中释放出[2,3,5]。本试验采用PSII IM型工业样机对钛合金进行碳离子注入和离子束增强沉积而制备了DLC梯度薄膜,起到保护底材的作用。采用DLC薄膜改善植入体的表面性能时,偶件材料也应具有较好的耐磨性,否则会因偶件磨损而产生磨屑并进入体内。本试验所选用的UHMWPE偶件具有高强度、优良的耐磨性和抗蠕...  (本文共3页) 阅读全文>>

《金属热处理》1980年60期
金属热处理

功能梯度材料及薄膜的研究现状与前景

功能梯度材料及薄膜的研究现状与前景太原理工大学表面工程研究所(太原030024)潘俊德田林海贺琦范本惠徐重【摘要】介绍了功能梯度材料及薄膜发展现状,功能梯度薄膜的结构与性能及合成方法,以及功能梯度薄膜的应用与前景。关键词:功能梯度材料功能梯度薄膜合成方法应用PresentSituationandFutureofResearchonFunctionaryGradientMaterialsandFilmsPanJunde,TianLinhai,HeQi,FanBenhui,XuZhong(ResearchInstituteofSurfaceEngineering,TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024)【Abstract】Introducedthepresentsituationoffunctionarygradientmaterialsandfilms,andtheirconstru...  (本文共3页) 阅读全文>>

湘潭大学
湘潭大学

界面效应对组分梯度薄膜电热效应影响的研究

电热效应是指在绝热条件下通过外加电场改变铁电体的极化强度从而引起其温度变化的现象,这类似于顺磁体的绝热去磁,利用绝热去极化可以降低温度以实现制冷。基于电热效应制冷能有效降低在工业制冷和家用制冷过程中释放出的温室气体,同时能降低能耗等优点,电热效应一直都受到科研工作者的广泛关注。目前对电热效应的研究中,对电热效应主要集中在单组份材料电热效应的研究,对于多组分材料电热效应的研究较少。多组分薄膜中的界面效应被证实能有效改进铁电材料的铁电、介电和热释电性能。本论文从理论和实验两方面研究了Ba_(0.7)Sr_(0.3)TiO_3/Ba_(0.8)Sr_(0.2)TiO_3/Ba_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3组分梯度薄膜的电热效应。同时对比Ba_(0.9)Sr_(0.1)TiO_3单组份薄膜的电热效应,发现组分梯度薄膜中的电热效应有较为明显的增强。根据实验结果,我们建立热动力学理论模型研究了氧空位和界面效应对电热效应的影响。具体的...  (本文共58页) 本文目录 | 阅读全文>>