自动层层生长电沉积仪的研制

发布时间：2020-10-25 17:48

【摘要】：电沉积是制备薄膜电极材料的一种重要方法,具有可控性高,成本较低且生长条件较为温和等优点。目前电沉积工艺不仅可以进行单金属的沉积,还可以沉积生长合金、金属氧化物以及多种纳米有机聚合物材料,因此广泛应用于传感领域,新能源领域和储能领域。大量研究表明,单一活性材料的性能往往无法满足器件性能的要求;而通过将多种活性物质分层生长在电极表面是解决这一问题的有效手段之一。但是目前实验室中广泛应用的电沉积仪一般只适用于单一活性材料生长,在进行多种材料的分层生长时,由于生长工艺涉及多步和多种反应溶液,不仅操作复杂、难度大,而且实验效率低,系统误差高,材料生长的精度无法保证,严重影响材料性能。为解决上述问题,本文设计组装了一种可以在集流体表面实现全自动分层多步电沉积生长的仪器,即自动层层生长电沉积仪。该沉积仪实质为电化学工作站的附加使用单元,可与任一款化学工作站连接完成沉积实验的操作。该自动层层生长电沉积仪利用电化学工作站作为电沉积生长的电势驱动单元,将其与基于步进电机控制的旋转式圆盘生长液控制单元进行连接。通过预先调配好的多种生长液,实现层层电沉积生长的精确全自动化生长。在系统调控上选择STC89C51型号单片机作为中央控制单元并连接独立按键输入端和LCD1602液晶显示屏作为显示输出端。通过对测试调控软件的编写与优化,最终实现可选多种智能生长模式,精确控制机械台旋转与电沉积生长工艺参数。沉积仪选择以步进电机控制丝杆垂直提拉模块来完成生长的时间控制,通过步进电机控制垂直提拉高度,来实现生长的面积大小。同时在步进电机以及控制系统的辅助下,还可以极大的简化生长工艺,减少实验误差,实现生长过程的精确化与全自动化。对该电沉积仪的安全性能测试结果表明该仪器具有良好的操作稳定性与安全性,其精度完全符合层层生长电沉积法的工艺需求。利用所研制的自动层层生长电沉积仪实际生长了泡沫镍基氧化锌/氧化钴纳米分等级材料,结果表明,该材料作为超级电容器电极,具有良好的电化学储能特性。可见,本文研制的自动层层生长电沉积仪与传统电沉积仪相比,不仅操作简单,生长模式智能,而且系统误差小,使自动多步层层电沉积高性能电极材料成为可能,无论在实验领域还是在工业化领域都具有极高的应用前景。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ150.5
【图文】：

图 1-1 薄膜的三种生长模式996 年，Schwoebel 等科学家在研究物质层间质量传输的过程垒，如果 ES 较高则形成的薄膜表面会粗糙，反之，如果 ES 较滑、平整的薄膜表面，所以在一般情况下，都会控制在稍低的生长并掺杂使用表面活性剂，来实现膜的均匀性的实现。[1] [工艺发展至今已其制备涉及材料科学、电子科学、物理科学、

图 2-1 层层生长操作原理控制装置(单片机)原理片机几乎可以说在生活的任何领域都得到了应用，单片机可等同视为一进电机运动的微型计算机。通过运算器进行自主程序的编写；通过控制令的发布；通过寄存机存储相关的程序及指令。片机需要的理论知识为数字电路知识，单片机的概念、术语、硬件结构是由数字电路的理论得来。单片机程序的编写本人使用的为 C 语言，在到的判断语句、循环语句、跳转语句及开关语句基础知识完全可以支持机程序的编写。制动装置(步进电机)原理

第二章 恒温装置的原理分析家用、商用、大型工厂制备等领域均占有重要应压器隔离式结构，在选用这个电源的原因上，本要有良好的稳定性、安全性；其次电源的负载尽要十分的便捷，因为本次实验设计的自动层层生验室操作中,体积小,使用方便是最主要的设计常实验操作中使用。结合文献的介绍与研究，最的电源。电源的基本参数为 220V 转 12V，电源
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本文编号：2855750