激光辐照下纳米石墨原位生成的工艺研究
发布时间：2021-01-31 21:42
近几年,纳米碳材料一直备受材料学界的关注,正在研究和已经研究的纳米碳材料包括碳纳米针、碳纳米纤维、碳纳米管等。作为一种无机非金属纳米材料,纳米石墨和普通石墨材料相比,不仅保留了石墨的很多优良特性,比如导电性,润滑性等,而且具有独特的小尺寸效应、量子效应、表面效应以及宏观量子隧道效应。因此,纳米石墨拥有良好的界面、表面以及物理化学性质,可用于制导干扰剂、添加剂、功能材料以及贮氢材料等,在民用和国防领域大幅度应用。如今应用市场面临的主要问题是:纳米碳材料粒度不均匀、性能不稳定、易团聚以及制备成本高等问题。针对以上问题,本文以传统碳材料（50μm的片状石墨）为碳源,采用具备振镜扫描功能的IPG 500 W光纤激光器作为激光辐照源,Ar气作为保护气体,激光单道扫描预置在基板（Ni和Si）上的片状微米石墨来制备纳米石墨,并通过大量实验得到优化的激光辐照工艺参数和制备条件。利用高分辨透射电镜（HRTEM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等手段系统研究了工艺条件如保护气的气流量、激光辐照功率、扫描速度、预置基板种类等对纳米石墨的晶体结构及显微形貌等方面的影响。实验结果表明:在激光能量...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨的晶体结构模型
绍激光制备纳米材料的关键的部件，材料显微形貌和晶体结构能量输出的稳定性有关。根据纳米石墨生长的机制，除了上，为了能够使得碳源在基体上形核、结构重构的热源也十热源这一角色。从这一角度出发，连续激光是首选。与一般激光器的优势在于：光纤激光器制造成本较低、技术发展较使得光纤激光器变得小型化和集约化。能胜任比较恶劣的工、冲击、湿度、温度变化比较大的情况下工作。光纤激光的风冷。此外还具有高的光电效率、高功率等方面的优点。如图 2-1）为 IPG 连续光纤激光器，激光器的型号为 PS-YL-4 所示[79]。
于小范围内扫描。由于激光的能量密度较高，振镜的选用一定要拥有较高的激光能量密度耐受度。本实验所采用振镜的型号为德国 SCANLAB hurrySCAN30 高速高功率扫描振镜，如图2-2所示为振镜扫描系统实物及其原理示意图，振镜的技术指标如表2-5所示[79]。振镜依靠 20 mm 的光斑镀电介质膜镜片能够传输<1000 Watt/cm2激光束，可依靠数字接口或者模拟量来控制，重复定位精度 2 μrad，可以达到高精度方位控制的目的。（a）振镜扫描系统实物图 （b）原理示意图图 2-2 振镜扫描系统及其原理示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光选区熔化成形边缘堆高控制[J]. 刘家赫,朱海红,胡志恒,柯林达,曾晓雁. 中国激光. 2017(12)
[2]激光焊接参数对有机玻璃与不锈钢接头力学性能的影响[J]. 黄怡洁,高向东,林少铎. 中国激光. 2017(12)
[3]液相脉冲激光轰击石墨制备碳纳米材料研究进展[J]. 赵吉鑫,乔玉林. 材料导报. 2017(07)
[4]激光辐照纳米石墨转变产物的显微形貌和结晶度[J]. 骆芳,王为彬,陆潇晓,姚建华. 中国激光. 2016(10)
[5]基于微波分光计的谢乐公式验证实验[J]. 庄世豪,顾旻瑜,杜艾,张志华,方恺. 大学物理. 2016(07)
[6]涂覆石墨烯的电介质纳米并行线的传输特性[J]. 翟利,薛文瑞,杨荣草,韩丽萍. 光学学报. 2015(11)
[7]石墨烯红外光电探测器研究进展[J]. 杨花,曹阳,贺军辉,杨巧文. 激光与光电子学进展. 2015(11)
[8]基于石墨烯的光纤湿度传感研究[J]. 肖毅,张军,蔡祥,谭绍早,陈哲,余健辉,卢惠辉,廖国珍,李仕萍,唐洁媛,罗云瀚. 光学学报. 2015(04)
[9]晶体X射线衍射模型和布拉格方程的一般推导[J]. 胡建民,王蕊,王春婷,张超,王月媛. 大学物理. 2015(03)
[10]天然鳞片石墨制备纳米石墨片的工艺[J]. 高丽敏,毕建聪,赵志凤. 黑龙江科技学院学报. 2013(06)
博士论文
[1]Ⅲ族氮化物低维纳米结构的可控制备及生长机理研究[D]. 季旭.兰州大学 2012
硕士论文
[1]常压热蒸发法制备CdSeS纳米材料及其表征[D]. 李宏.中国地质大学(北京) 2016
[2]选区激光熔化成形往复扫描工艺研究[D]. 程慧.浙江工业大学 2016
[3]碳纳米材料的激光法制备及其紫外光学性能研究[D]. 宁雪.南京航空航天大学 2016
[4]金属表面激光清洗技术研究[D]. 俞鸿斌.华中科技大学 2015
[5]激光光斑能量分布及中心定位的分析与研究[D]. 李洁.中北大学 2015
[6]磁搅拌研磨法制备纳米石墨及其应用研究[D]. 艾蒙.山东理工大学 2012
[7]激光作用下纳米SiC颗粒的原位生长[D]. 关芳芳.南京航空航天大学 2006
[8]纳米石墨薄片的母料法分散及其复合导电材料的结构与性能[D]. 陈翔峰.华侨大学 2005
[9]激光照射下纳米SiC颗粒原位生长及纳米SiC涂层制备[D]. 陆英艳.南京航空航天大学 2005
[10]石墨的超细粉碎研究[D]. 石涛.中南大学 2004
本文编号：3011627
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨的晶体结构模型
绍激光制备纳米材料的关键的部件，材料显微形貌和晶体结构能量输出的稳定性有关。根据纳米石墨生长的机制，除了上，为了能够使得碳源在基体上形核、结构重构的热源也十热源这一角色。从这一角度出发，连续激光是首选。与一般激光器的优势在于：光纤激光器制造成本较低、技术发展较使得光纤激光器变得小型化和集约化。能胜任比较恶劣的工、冲击、湿度、温度变化比较大的情况下工作。光纤激光的风冷。此外还具有高的光电效率、高功率等方面的优点。如图 2-1）为 IPG 连续光纤激光器，激光器的型号为 PS-YL-4 所示[79]。
于小范围内扫描。由于激光的能量密度较高，振镜的选用一定要拥有较高的激光能量密度耐受度。本实验所采用振镜的型号为德国 SCANLAB hurrySCAN30 高速高功率扫描振镜，如图2-2所示为振镜扫描系统实物及其原理示意图，振镜的技术指标如表2-5所示[79]。振镜依靠 20 mm 的光斑镀电介质膜镜片能够传输<1000 Watt/cm2激光束，可依靠数字接口或者模拟量来控制，重复定位精度 2 μrad，可以达到高精度方位控制的目的。（a）振镜扫描系统实物图 （b）原理示意图图 2-2 振镜扫描系统及其原理示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光选区熔化成形边缘堆高控制[J]. 刘家赫,朱海红,胡志恒,柯林达,曾晓雁. 中国激光. 2017(12)
[2]激光焊接参数对有机玻璃与不锈钢接头力学性能的影响[J]. 黄怡洁,高向东,林少铎. 中国激光. 2017(12)
[3]液相脉冲激光轰击石墨制备碳纳米材料研究进展[J]. 赵吉鑫,乔玉林. 材料导报. 2017(07)
[4]激光辐照纳米石墨转变产物的显微形貌和结晶度[J]. 骆芳,王为彬,陆潇晓,姚建华. 中国激光. 2016(10)
[5]基于微波分光计的谢乐公式验证实验[J]. 庄世豪,顾旻瑜,杜艾,张志华,方恺. 大学物理. 2016(07)
[6]涂覆石墨烯的电介质纳米并行线的传输特性[J]. 翟利,薛文瑞,杨荣草,韩丽萍. 光学学报. 2015(11)
[7]石墨烯红外光电探测器研究进展[J]. 杨花,曹阳,贺军辉,杨巧文. 激光与光电子学进展. 2015(11)
[8]基于石墨烯的光纤湿度传感研究[J]. 肖毅,张军,蔡祥,谭绍早,陈哲,余健辉,卢惠辉,廖国珍,李仕萍,唐洁媛,罗云瀚. 光学学报. 2015(04)
[9]晶体X射线衍射模型和布拉格方程的一般推导[J]. 胡建民,王蕊,王春婷,张超,王月媛. 大学物理. 2015(03)
[10]天然鳞片石墨制备纳米石墨片的工艺[J]. 高丽敏,毕建聪,赵志凤. 黑龙江科技学院学报. 2013(06)
博士论文
[1]Ⅲ族氮化物低维纳米结构的可控制备及生长机理研究[D]. 季旭.兰州大学 2012
硕士论文
[1]常压热蒸发法制备CdSeS纳米材料及其表征[D]. 李宏.中国地质大学(北京) 2016
[2]选区激光熔化成形往复扫描工艺研究[D]. 程慧.浙江工业大学 2016
[3]碳纳米材料的激光法制备及其紫外光学性能研究[D]. 宁雪.南京航空航天大学 2016
[4]金属表面激光清洗技术研究[D]. 俞鸿斌.华中科技大学 2015
[5]激光光斑能量分布及中心定位的分析与研究[D]. 李洁.中北大学 2015
[6]磁搅拌研磨法制备纳米石墨及其应用研究[D]. 艾蒙.山东理工大学 2012
[7]激光作用下纳米SiC颗粒的原位生长[D]. 关芳芳.南京航空航天大学 2006
[8]纳米石墨薄片的母料法分散及其复合导电材料的结构与性能[D]. 陈翔峰.华侨大学 2005
[9]激光照射下纳米SiC颗粒原位生长及纳米SiC涂层制备[D]. 陆英艳.南京航空航天大学 2005
[10]石墨的超细粉碎研究[D]. 石涛.中南大学 2004
本文编号：3011627
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