液相电化学法制备类金刚石薄膜的研究

发布时间：2024-03-17 02:03

　　类金刚石碳基(diamond-like carbon films,简称DLC)薄膜是一类同时含有金刚石结构(sp³杂化键)和石墨结构(sp²杂化键)的非晶亚稳态物质。类金刚石薄膜具有高弹性模量、高硬度、良好的热导性、卓越的摩擦学特性及较高的化学惰性等性质,在机械、电子、光学、航空航天等领域具有广阔的应用前景。相较于金刚石薄膜,制备DLC薄膜时所需的设备更简单、操作条件更温和。因此,开展关于DLC薄膜的基础研究工作有着十分重要的意义。本文采用液相电化学法制备了DLC薄膜,研究了电极距离、电解液浓度、不同掺氮量对薄膜表面形貌、结构和性质的影响,实验的主要内容和结论如下:(1)在140 V的电压下通过电解二甲亚砜制备得到了DLC薄膜。拉曼光谱分析表明薄膜具有典型的类金刚石结构,且随着电极距的增加,薄膜中sp²杂化碳及无序结构的比例也在逐渐增加。扫描电子显微镜和原子力显微镜的结果显示薄膜由均匀的纳米颗粒组成,且电极距的增加增大了薄膜的表面粗糙度。在对相应的薄膜电极进行电化学性质测试时发现:(1)薄膜电极的电势窗口较宽,在0.5 ...

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【部分图文】：

图1.1碳原子的成键类型Fig.1.1Thebondingtypesofcarbonatoms

在世界范围内掀起了DLC薄膜的研究非晶态物质，DLC薄膜其结构中既含有金构（sp2杂化键）。由于薄膜中sp3键与sp2化，因此薄膜的性质在一定范围内可调[10]。往往不需要复杂的设备，且反应条件相对温方面DLC薄膜能够替代金刚石薄膜，因此有着十分重要的意义。膜概述分....

图1.2DLC薄膜结构的网络模型（a）含氢DLC薄膜，（b）无氢DLC薄膜Fig.1.2Thenetworkmodelsofthestructureofdiamond-likecarbonfilms(a)a-C:H;(b)a-C

地理解DLC薄膜的性质与其结构之间的关系，研究人员提的结构理论及模型。Beeman等人[14]最早提出了DLC薄膜有不同sp3和sp2杂化碳原子含量的DLC薄膜结构模型，3杂化的非晶Ge模型，并由此得出薄膜中的sp2含量不可能超真实的DLC薄膜内部需要很多悬....

图1.3a-C:N电极的溶出伏安曲线

图1.3a-C:N电极的溶出伏安曲线Fig.1.3Strippingvoltammogramsobtainedata-C:Nfilmelectro能及应用光学透明度好，具有较高的红外透射性和光学折射率优选材料。DLC薄膜的耐蚀性好、机械强度高，常被制成的红外....

图1.4有机液体电沉积金刚石材料的实验装置

图1.4有机液体电沉积金刚石材料的实验装ig.1.4Schematicdiagramofelectrodepositionsy电子、航空、机械、汽车、光学、医学然而目前仍有几个关键问题制约着DLC低、与基底的结合力差、热稳性差等[47-膜结构和性能的过程中，人们逐....

本文编号：3930347