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空间原子氧防护涂层技术研究现状及挑战
1
作者 王虎 何延春 +10 位作者 李中华 周超 李坤 李学磊 左华平 王晓毅 王兰喜 杨淼 李毅 周晖 张斌 《中国表面工程》 北大核心 2025年第1期40-56,共17页
原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展,对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究。结果表明,涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率,涂层中的缺陷会提供原子氧的侵蚀通... 原子氧防护涂层是保障低轨航天器长寿命高可靠的有效途径。简要阐述原子氧防护涂层的研究进展,对影响原子氧防护涂层性能的因素进行研究。结果表明,涂层的表面粗糙度会增加原子氧与材料表面的碰撞概率,涂层中的缺陷会提供原子氧的侵蚀通道,涂层的成分与结构会影响原子氧反应的概率。调查空间原子氧防护涂层的种类,分析不同类型涂层的特点。无机涂层防护性能优异,但其柔韧性较差;有机硅涂层柔韧性较好,但在大通量原子氧作用下易出现缺陷;复合结构涂层可以满足多种功能复合的需求,但对工艺要求也较高。对涂层制备方法进行整理归纳,对比分析磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积、离子束共沉积、原子层沉积、溶胶-凝胶、前驱体光解/水热固化六种不同制备技术的优缺点以及应用对象。分析介绍原子氧防护涂层的进一步发展趋势。研究结果为我国低轨航天器材料的原子氧防护提供必要的研究依据和参考,为原子氧防护涂层技术的发展提供研究思路。 展开更多
关键词 原子氧 防护 涂层 制备
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纳米金刚石薄膜紫外探测器研究 被引量：3
2
作者 王兰喜 陈学康 +4 位作者 王云飞 郭晚土 吴敢 曹生珠 尚凯文 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期16-20,共5页
利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,制备了高表面光洁度(其表面的高度标准偏差约为8.6nm)的纳米金刚石薄膜,在其表面上制作了共平面MSM结构的紫外探测器。电荷-深能级瞬态谱(Q-DLTS)测试表明,纳米金刚石薄膜的带隙中引入了一个能... 利用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)技术,制备了高表面光洁度(其表面的高度标准偏差约为8.6nm)的纳米金刚石薄膜,在其表面上制作了共平面MSM结构的紫外探测器。电荷-深能级瞬态谱(Q-DLTS)测试表明,纳米金刚石薄膜的带隙中引入了一个能级,能级激活能E_a=0.134eV,俘获截面σ_s=2.81×10^(-22)cm^2,能级密度N_I～10^(12)cm^(-2)。利用脉冲氙灯作为光源对器件的紫外探测性能进行了测试,器件在10V偏压下的脉冲光电流峰值可达9μA,光电流的响应时间为ms量级。分析得出,纳米金刚石薄膜中存在的这个浅能级,由于其低的激活能和小的俘获截面起到非平衡载流子的陷阱作用,导致紫外探测器具有较慢的响应速度和较高的光电流。 展开更多
关键词 纳米金刚石薄膜 紫外探测器 粗糙度 深能级 电荷-深能级瞬态谱
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真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性研究 被引量：2
3
作者 王兰喜 何延春 +7 位作者 卯江江 左华平 王虎 王艺 胡汉军 刘兴光 张凯锋 周晖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期186-193,共8页
目的获得真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性,为制备石墨烯纸柔性功能材料提供有效的还原方法。方法通过不同温度真空退火对氧化石墨烯纸进行还原。利用X射线光电子能谱仪分析还原氧化石墨烯纸中的含氧基团及其含量,利用X射线衍射仪、拉... 目的获得真空退火对氧化石墨烯纸的还原特性,为制备石墨烯纸柔性功能材料提供有效的还原方法。方法通过不同温度真空退火对氧化石墨烯纸进行还原。利用X射线光电子能谱仪分析还原氧化石墨烯纸中的含氧基团及其含量,利用X射线衍射仪、拉曼光谱仪和扫描电子显微镜表征还原氧化石墨烯纸的晶体质量,利用高阻计和四探针测试还原氧化石墨烯纸的电阻率。研究了真空退火还原氧化石墨烯纸中含氧基团、晶体质量和电阻率随退火温度的演化规律。结果200℃真空退火可有效去除氧化石墨烯纸中的主要含氧基团——环氧基,使氧化石墨烯纸的电阻率大幅下降;600℃以下真空退火主要以含氧基团相互作用形成羰基,并形成原子空位缺陷;600~1000℃真空退火主要去除缺陷边缘的羰基和羧基,侵蚀原子空位形成较大的孔洞,使晶体质量变差;1200℃真空退火能够使石墨烯重结晶,同时修复缺陷,促进sp^(2)结构的恢复,但仍残留少量含氧基团不易去除,晶体质量和电阻率与石墨比较也存在一定的差距。结论真空退火是一种还原氧化石墨烯纸的有效方法,退火温度在1000℃以上具有良好的还原特性。为了获得深度还原的氧化石墨烯纸,需要进一步提高真空退火温度或发展较低温度下氧化石墨烯纸的增强还原方法。 展开更多
关键词 氧化石墨烯纸 真空退火 还原 含氧基团 晶体质量 电阻率
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石墨烯导热纸研究进展 被引量：1
4
作者 王兰喜 何延春 +2 位作者 王虎 吴春华 李林 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期139-147,共9页
由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上... 由于依靠声子进行热传导的特性,石墨烯具有异乎寻常的高热导率。理论和实验研究均已证明,单层石墨烯的热导率可达5000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,是目前已知热导率最高的一种材料。然而,单层石墨烯由于厚度薄、片径小等几何尺寸上的原因而很难在宏观尺度上获得实际应用。得益于化学方法制备高质量石墨烯粉体的快速发展,将石墨烯粉体制备成柔性的高导热石墨烯纸是近几年的热点研究方向之一。虽然石墨烯纸的面内热导率已经能够达到1000 W·m^(-1)·K^(-1)以上,但与单层石墨烯的热导率仍存在较大的差距,且纵向热导率低。近几年,科研人员从大尺寸石墨烯粉体的采用、石墨烯纸微观结构的优化、还原处理方法的改进、石墨烯与其他物质混合等方面进行了研究,在提高石墨烯纸的热导率上取得了比较显著的效果。本文综述了有关石墨烯纸的研究进展,介绍了石墨烯纸的制备方法,并分析影响石墨烯纸热导率的因素,讨论增强石墨烯纸热导率的方法,总结了提高石墨烯纸热导率的研究思路和发展趋势,最后展望了石墨烯纸在热管理领域的应用。 展开更多
关键词 石墨烯导热纸 石墨烯纸制备方法 热导率影响因素 热管理应用
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原子氧处理对氧化锌薄膜的结构及光学特性的影响 被引量：6
5
作者 王云飞 陈学康 +5 位作者 郑阔海 李中华 王兰喜 杨生胜 冯展祖 高欣 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S1期51-54,共4页
本文采用脉冲激光沉积方法在Al_2O_3(0001)基底上,500℃的衬底温度条件下,制备出了具有高度C轴择优取向的氧化锌薄膜。用自行研制的同轴源型原子氧地面模拟装置,以1.62×10^(16)AO·cm^(-2)·s^(-1)的原子氧束流强度(氧原... 本文采用脉冲激光沉积方法在Al_2O_3(0001)基底上,500℃的衬底温度条件下,制备出了具有高度C轴择优取向的氧化锌薄膜。用自行研制的同轴源型原子氧地面模拟装置,以1.62×10^(16)AO·cm^(-2)·s^(-1)的原子氧束流强度(氧原子能量约5eV)对制备的薄膜进行了不同时间(30、60、90和120min)的处理。通过X射线衍射(XRD)、透射光谱和拉曼光谱等分析手段对原子氧处理前后薄膜的结构及光学特性进行了分析。氧化锌薄膜的结晶质量随原子氧作用时间增加而显著变好,晶粒尺寸呈变大趋势,缺陷浓度明显降低;氧化锌薄膜的禁带宽度随原子氧作用时间增加而变小。采用本方法处理的氧化锌薄膜,可用于制备高性能的氧化锌基光电器件。 展开更多
关键词 氧化锌薄膜 PLD 原子氧 改性
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工艺参数对硫化锌薄膜光学性能和结晶特性的影响 被引量：3
6
作者 李坤 熊玉卿 +4 位作者 王虎 何延春 王兰喜 周超 周晖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期184-192,共9页
目的研究离子源偏压和沉积温度的变化对硫化锌薄膜光学性能和结晶性能的影响规律。方法采用电子束蒸发技术,在K9玻璃基片上制备了硫化锌薄膜。采用分光光度计测试了薄膜的光学性能,利用光谱反演法得出薄膜的折射率和消光系数随波长的变... 目的研究离子源偏压和沉积温度的变化对硫化锌薄膜光学性能和结晶性能的影响规律。方法采用电子束蒸发技术,在K9玻璃基片上制备了硫化锌薄膜。采用分光光度计测试了薄膜的光学性能,利用光谱反演法得出薄膜的折射率和消光系数随波长的变化规律。采用X射线衍射法测试薄膜的结晶状态。结果随着离子源偏压的增加,薄膜折射率逐渐减小,但变化幅度不大,当离子源偏压为160 V时,1000 nm波长处的薄膜折射率达到最小值2.210。开启加热之后,薄膜折射率显著提高,且随着沉积温度的升高,薄膜折射率逐渐增大,沉积温度为210℃时,1000 nm波长处薄膜折射率达到最大值2.312。两种工艺参数下制备的薄膜,其消光系数均很小。单纯的离子源辅助沉积时,薄膜生长择优取向是(220)晶向,而基底加热状态下沉积的薄膜生长择优取向是(111)晶向。随着离子源偏压增加,薄膜(220)峰的衍射强度降低。沉积温度越高,薄膜(111)峰的衍射强度越大。结论硫化锌薄膜的光学特性对沉积温度的变化更为敏感,离子源偏压和沉积温度的改变均能显著影响硫化锌薄膜的结晶状态。 展开更多
关键词 电子束蒸发 硫化锌 薄膜 偏压 温度 折射率 结晶
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氟化度及单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性和能带的影响 被引量：1
7
作者 梁泽芬 马生凌 +3 位作者 薛红涛 汤富领 王兰喜 樊丁 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2020年第2期29-34,共6页
采用基于密度泛函数理论的第一性原理,通过计算研究了四种(Chair、Zigzag、Boat、Armchair)双面全氟化石墨烯(NC∶NF=1∶1)构型,发现Chair型氟化后的石墨烯构型最稳定。在此基础上,系统研究了以Chair形式氟化时不同氟化度和单轴应力对... 采用基于密度泛函数理论的第一性原理,通过计算研究了四种(Chair、Zigzag、Boat、Armchair)双面全氟化石墨烯(NC∶NF=1∶1)构型,发现Chair型氟化后的石墨烯构型最稳定。在此基础上,系统研究了以Chair形式氟化时不同氟化度和单轴应力对氟化石墨烯结构稳定性与能带的影响.计算结果表明:氟化度越高氟化石墨烯结构越稳定,且双面氟化石墨烯较单面氟化更稳定。对构造的全氟化石墨烯体系沿X方向施加压(拉)应变时,石墨烯体系的起伏高度随单轴应变的增加而减小,导带底和价带顶均发生微小移动、带隙逐渐减小,带隙在轴向压应力作用下减小得更快. 展开更多
关键词 第一性原理 氟化石墨烯 应力
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基于导电聚合物的非制冷辐射热探测技术研究 被引量：1
8
作者 李璟文 陈学康 +1 位作者 曹生珠 王兰喜 《红外技术》 CSCD 北大核心 2010年第7期403-407,共5页
非制冷辐射热探测技术的发展使在室温下进行红外探测成为可能,目前的热探测一般采用无机材料。探讨了导电聚合物聚乙烯二氧噻吩:聚对苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为非制冷辐射热探测器敏感材料的可行性,研究了其热敏特性和红外吸收特性,制备... 非制冷辐射热探测技术的发展使在室温下进行红外探测成为可能,目前的热探测一般采用无机材料。探讨了导电聚合物聚乙烯二氧噻吩:聚对苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为非制冷辐射热探测器敏感材料的可行性,研究了其热敏特性和红外吸收特性,制备了PEDOT:PSS自支撑悬空微桥单元,并进行了初步测试,在室温下,预计该热探测器响应时间约为12 ms,探测度D*可达3×1010 cm?Hz1/2?W-1,在响应时间与无机材料热探测器相当的情况下,探测度高一个量级以上。 展开更多
关键词 非制冷辐射热探测 导电聚合物PEDOT:PSS 极远红外 亚毫米波
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原子氧处理减小多晶PZT-PMN薄膜漏电流的实验研究
9
作者 杨学龙 陈学康 +1 位作者 郭磊 王兰喜 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期774-778,共5页
漏电流是铁电薄膜应用过程中的关键问题。本文通过磁控溅射法制备了结晶性能良好的铌镁锆钛酸铅(PZT-PMN)铁电薄膜,并在室温下用原子氧对其进行处理,研究了原子氧对PZT-PMN薄膜表层微观结构和漏电流的影响。实验结果表明:经原子氧处理后... 漏电流是铁电薄膜应用过程中的关键问题。本文通过磁控溅射法制备了结晶性能良好的铌镁锆钛酸铅(PZT-PMN)铁电薄膜,并在室温下用原子氧对其进行处理,研究了原子氧对PZT-PMN薄膜表层微观结构和漏电流的影响。实验结果表明:经原子氧处理后的PZT-PMN薄膜,①表面粗糙度下降且有非晶层形成;②表层有大量的氧原子进入;③漏电流密度减小了大约一个数量级,外加电压为2.5 V时,未处理样品的漏电流密度为3×10-5A/cm2,处理样品的漏电流密度降为4.5×10-6A/cm2。原子氧对PZT-PMN薄膜内部晶界、缺陷的钝化是薄膜漏电流减小的原因。 展开更多
关键词 PZT-PMN薄膜 原子氧 漏电流 晶界
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