纳米多孔铜膜的制备及其力学性能研究
发布时间：2021-05-18 03:02
纳米多孔铜膜作为一种新型功能纳米材料,其超高的比表面积和表面活性带来了很多新颖的物理和化学特性,已经在新能源、催化和过滤分离等领域展现了非凡的应用潜力。我们以磁控溅射法制备合金前驱体,采用去合金方法建立了一套稳定制备超精细和高纯度纳米多孔铜膜的方法;用纳米压痕的方法测试其力学性能,并以量纲分析法表征了纳米多孔铜膜的应力-应变关系,这些工作有望为纳米多孔铜膜的实际应用 提供理论和实验基础。本文的具体研究可以概括为以下几个内容。1)以单晶硅和铜为基底材料研究了不同类型的膜/基结构对纳米多孔铜膜制备的影响。发现铜基底与Cu-Al薄膜之间的结合力远强于硅片基底。这一优点使得铜片为基底的合金前驱体可以制备出铜原子比超过96%、韧带尺寸在30nm左右的多孔铜膜。2)详细研究了不同原子比的Cu-Al合金前驱体,以及腐蚀环境对纳米多孔铜膜的结构,韧带尺寸和孔径大小的影响。分别确定了适合以酸、碱溶液腐蚀的Cu-Al合金前驱体中Cu、Al原子比区间、腐蚀时间区间以及腐蚀溶液的浓度区间。3)以纳米压痕的方法对制备的纳米多孔铜膜进行了力学性能测试。结果表明本文所提出的制备方法可以得到宏观力学性能较为稳定的纳米...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 纳米多孔铜的研究进展
1.3 主要研究内容
2 纳米多孔铜膜的制备
2.1 模板法和去合金法
2.2 制备合金前驱体
2.3 不同类型的膜/基结构对纳米多孔铜膜的制备的影响
2.4 确定Cu-Al合金前驱体中活泼组元的临界值
2.5 腐蚀液的浓度对去合金反应的影响
2.6 纳米多孔铜膜的形成机理
2.7 本章小结
3 纳米多孔铜膜的力学性能测试
3.1 纳米压痕技术
3.2 确定材料的弹性模量和硬度
3.2.1 接触深度hc和接触面积A
3.2.2 弹性模量的确定
3.2.3 材料硬度的确定
3.3 纳米压痕实验
3.4 本章小结
4 有限元法表征纳米多孔铜膜的应力应变关系
4.1 确定纳米压痕过程中各参数之间的无量纲函数
4.1.1 量纲理论
4.1.2 压痕问题的基本假设
4.1.3 压痕实验无量纲函数的确定
4.2 基于Workbench软件的有限元模拟
4.3 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
获得荣誉
科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米材料概述[J]. 张朔辰. 云南化工. 2017(09)
[2]纳米多孔金属电催化剂在氧还原反应中的应用[J]. 翟萧,丁轶. 物理化学学报. 2017(07)
[3]高强高导Cu-Nb微观复合材料的界面结构[J]. 梁明,王鹏飞,徐晓燕,焦高峰,李成山,张平祥. 稀有金属材料与工程. 2017(05)
[4]不同尺寸的悬架石墨烯纳米带热传导性质的实验测量[J]. 陈立飞,赵攀峰,谢华清,于伟. 上海第二工业大学学报. 2016(03)
[5]纳米晶Cu-Al合金去合金化制备纳米多孔铜及其力学性能研究[J]. 姚彦菲,连利仙,刘颖,孔清泉,安旭光. 功能材料. 2016(05)
[6]去合金化制备纳米多孔铜及铜合金的最新研究进展[J]. 禹贤斌,李永喜,袁斌. 材料导报. 2015(15)
[7]去合金化工艺对纳米多孔铜纯度的影响[J]. 谭秀兰,李恺,罗炳池,罗江山,吴卫东,唐永建. 强激光与粒子束. 2013(04)
[8]有限元网格划分中的圣维南原理及其应用[J]. 宋少云,尹芳. 机械设计与制造. 2012(08)
[9]纳米多孔金属:一种新型能源纳米材料[J]. 丁轶. 山东大学学报(理学版). 2011(10)
[10]磁控溅射技术进展及应用(下)[J]. 徐万劲. 现代仪器. 2005(06)
博士论文
[1]纳米多孔金属在有机催化反应中的应用[D]. 李志文.山东大学 2015
[2]磁控溅射制备合金电极及相关电催化研究[D]. 任占冬.武汉大学 2014
[3]纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能[D]. 葛性波.山东大学 2011
[4]纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D]. 马增胜.湘潭大学 2011
硕士论文
[1]基于workbench的不对称拱坝稳定性静力分析[D]. 孙兴兰.河北工程大学 2017
[2]基于ANSYS Workbench的凸轮机构多柔体动力学分析及寿命预估[D]. 方程.华中科技大学 2017
[3]低共熔溶剂中多功能纳米多孔铜膜的电化学制备及其催化性能的研究[D]. 杨闯.昆明理工大学 2017
[4]用纳米压痕法表征薄膜的应力—应变关系[D]. 黄勇力.湘潭大学 2006
本文编号：3192983
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：48 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题研究的背景及意义
1.2 纳米多孔铜的研究进展
1.3 主要研究内容
2 纳米多孔铜膜的制备
2.1 模板法和去合金法
2.2 制备合金前驱体
2.3 不同类型的膜/基结构对纳米多孔铜膜的制备的影响
2.4 确定Cu-Al合金前驱体中活泼组元的临界值
2.5 腐蚀液的浓度对去合金反应的影响
2.6 纳米多孔铜膜的形成机理
2.7 本章小结
3 纳米多孔铜膜的力学性能测试
3.1 纳米压痕技术
3.2 确定材料的弹性模量和硬度
3.2.1 接触深度hc和接触面积A
3.2.2 弹性模量的确定
3.2.3 材料硬度的确定
3.3 纳米压痕实验
3.4 本章小结
4 有限元法表征纳米多孔铜膜的应力应变关系
4.1 确定纳米压痕过程中各参数之间的无量纲函数
4.1.1 量纲理论
4.1.2 压痕问题的基本假设
4.1.3 压痕实验无量纲函数的确定
4.2 基于Workbench软件的有限元模拟
4.3 本章小结
5 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
致谢
参考文献
附录
获得荣誉
科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]纳米材料概述[J]. 张朔辰. 云南化工. 2017(09)
[2]纳米多孔金属电催化剂在氧还原反应中的应用[J]. 翟萧,丁轶. 物理化学学报. 2017(07)
[3]高强高导Cu-Nb微观复合材料的界面结构[J]. 梁明,王鹏飞,徐晓燕,焦高峰,李成山,张平祥. 稀有金属材料与工程. 2017(05)
[4]不同尺寸的悬架石墨烯纳米带热传导性质的实验测量[J]. 陈立飞,赵攀峰,谢华清,于伟. 上海第二工业大学学报. 2016(03)
[5]纳米晶Cu-Al合金去合金化制备纳米多孔铜及其力学性能研究[J]. 姚彦菲,连利仙,刘颖,孔清泉,安旭光. 功能材料. 2016(05)
[6]去合金化制备纳米多孔铜及铜合金的最新研究进展[J]. 禹贤斌,李永喜,袁斌. 材料导报. 2015(15)
[7]去合金化工艺对纳米多孔铜纯度的影响[J]. 谭秀兰,李恺,罗炳池,罗江山,吴卫东,唐永建. 强激光与粒子束. 2013(04)
[8]有限元网格划分中的圣维南原理及其应用[J]. 宋少云,尹芳. 机械设计与制造. 2012(08)
[9]纳米多孔金属:一种新型能源纳米材料[J]. 丁轶. 山东大学学报(理学版). 2011(10)
[10]磁控溅射技术进展及应用(下)[J]. 徐万劲. 现代仪器. 2005(06)
博士论文
[1]纳米多孔金属在有机催化反应中的应用[D]. 李志文.山东大学 2015
[2]磁控溅射制备合金电极及相关电催化研究[D]. 任占冬.武汉大学 2014
[3]纳米多孔金属薄膜的制备与电催化性能[D]. 葛性波.山东大学 2011
[4]纳米压痕法表征金属薄膜材料的力学性能[D]. 马增胜.湘潭大学 2011
硕士论文
[1]基于workbench的不对称拱坝稳定性静力分析[D]. 孙兴兰.河北工程大学 2017
[2]基于ANSYS Workbench的凸轮机构多柔体动力学分析及寿命预估[D]. 方程.华中科技大学 2017
[3]低共熔溶剂中多功能纳米多孔铜膜的电化学制备及其催化性能的研究[D]. 杨闯.昆明理工大学 2017
[4]用纳米压痕法表征薄膜的应力—应变关系[D]. 黄勇力.湘潭大学 2006
本文编号：3192983
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