EB-PVD工艺中基板温度对材料形成过程的影响

针对电子束物理气相沉积（EB-PVD）设备的特点，研究基板温度对材料形成过程的影响。首先建立薄膜生长的基本扩散模型，然后用嵌入原子法（EAM）计算扩散激活能，以入射粒子跃迁概率表征入射原子在表面上的稳定程度，研究基板温度对低能Ni在Ni表面上扩散过程的影响。分别在较低（250～450K）和较高（750～1000K）两种温度下进行上述计算。研究结果表明，基板温度对跃迁概率的影响存在临界值，Ni为375K；当基板温度低于375K时，基板温度对跃迁概率影响很小，而当基板温度高于375K时，跃迁概率随基板温度增加呈指数增长；基板温度较低（Ni低于375K）时入射原子在表面上不扩散，易形成多孔疏松状材料，而较高的基板温度则有利于密实材料的形成。     

射频磁控溅射Cr/CrN膜微结构和力学性能研究

利用射频磁控溅射制备了Cr／CrN多层薄膜，并对比单层CrN薄膜，分析研究了多层膜周期与结构和性能之间的关系。研究结果表明：多层膜中没有出现柱状晶体结构，而且结晶取向与单层CrN有显著区别；多层膜的应力普遍小于单层CrN，硬度略高于或接近于单层CrN，在外力作用下的抗变形能力远高于单层CrN；多层膜的应力和硬度随周期厚度的减小而增大，在周期15nm时硬度值达到最大23、8GPa，表明Cr／CrN多层膜的硬度与周期结果有关，而且存在使薄膜性能达到最佳的周期值。     

热处理对Pt-PtRh13薄膜热电偶绝缘层性能的影响及机理分析

为了测量航空发动机高温部件表面温度,利用离子束溅射镀膜技术制备了拥有多层薄膜结构的Pt-PtRh13薄膜热电偶,包括Ni基合金基底、Ni Cr Al Y黏结层、Al2O3过渡层、Al2O3绝缘层、Pt/Pt Rh13薄膜热电偶和Al2O3保护层。研究了热处理对Pt-PtRh13薄膜热电偶绝缘层性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)等手段对薄膜热电偶绝缘层性能下降的机理进行了分析。研究结果表明:利用Al2O3绝缘薄膜开发的Pt-PtRh13薄膜热电偶只用于900℃以下测温,在900℃以上长时间应用可能会出现测温不稳定问题,高温诱发Al2O3绝缘层发生晶型转变是主要原因。     

流构耦合作用下柱状薄膜充气过程的流场

采用Euler-Lagrangian方法,重点研究了柱状薄膜充气过程的流场特性.研究表明:在入口气流速度为50~90m/s,入口气流压力为1.0~1.4MPa条件下,柱状薄膜在充气初始阶段,两端会出现上下摆动的鼓包现象.通过分析柱状薄膜内部流场中的气流组织、涡量输运以及旋涡与激波相互作用,发现气流在充气口附近形成弧形激波,使流动发生偏转.偏转气流在充气口两侧形成旋涡,和激波相互作用形成局部超声速区.另一方面,对柱状薄膜应力分布的研究发现,充入气流造成柱状薄膜顶部与两端的局部应力集中,是影响稳定性与安全性的重要因素.不同入口气流压力与速度条件下柱状薄膜应力分布与摆动情况表明,入口气流压力的变化对安全性的影响相对重要,而入口气流速度对稳定性的影响更加显著.      

高温超导微波器件在电子战中的应用

高温超导薄膜的问世,使科学工作者(尤其在军事领域中)对目前电子战系统达到更高的技术目标充满了希望和信心。未来的电子战系统要求各种电子器件具有更小的封装尺寸、更大的容量、更高的灵敏度和更加隐蔽的信号处理,以保证全系统能够快速、准确地发射、检测及目标跟踪。高温超导薄膜及其器件可满足上述技术要求,在改善、提高电子战系统方面将发挥关键作用。本文着重叙述了高温超导薄膜在电子战系统方面的应用前景,与相对应的常规电子器件做了性能比较,并简要地介绍了我院研制高温超导微波无源器件的情况。     

清华大学成功研制出高性能碳纳米管导线

正近日,在北京市科委纳米科技专项支持下,清华大学成功研制出高性能碳纳米管导线,并开展了脑起搏器电极、碳纳米管导线原型直流电机应用研究。碳纳米管具有轻质、高强以及导电、导热性能优异等特点,有望取代传统金属导线在航空航天、生物医疗等领域得到应用。常规碳纳米管制备方法会导致金属纳米管与半导体纳米管的混合,其中半导体属性约占2/3,造成碳纳米管导线电导率比铜导线低两个数     

基于纳米多孔薄膜的蒸发特性

实验研究了基于纳米多孔薄膜的蒸发特性,以氟化液FC-72为液态工质,对比分析了开口向上和向下时的相变特性。结果发现：两种工况下,其热流密度-过热度曲线具有相似的变化趋势,且均出现热流密度增加而温度保持不变的“薄液膜蒸发”区间。在低热流密度下,温度均较为稳定,但开口向下时的传热性能始终优于开口向上时,分析原因为重力对供液的影响和液膜厚度对热阻的改变。随着热流密度的增加,表面温度波动也越来越剧烈,甚至出现了温度的峰值,最终开口向下和向上达到的临界热流密度值分别为59 W/cm2和47W/cm2;同时,对蒸发过程进行理论建模,得出其蒸发系数分别为0.043 1和0.021 9。     

基于P3HT空穴传输层的碳基无机CsPbIBr2钙钛矿太阳电池

钙钛矿太阳电池是近年来快速兴起的第三代太阳电池,其中热稳定性优异、成本低、带隙超过2.0 eV的CsPbIBr_2无机钙钛矿太阳电池效率已经突破11%,应用前景广阔。目前,大部分研究都集中在无空穴传输层的碳基CsPbIBr_2钙钛矿太阳电池,较低的开路电压和填充因子是限制效率提升的主要原因。本文将溶液法制备的3-己基聚噻吩(P3HT)空穴传输层应用于CsPbIBr_2钙钛矿太阳电池,提高了内建电势,改善了载流子输运,减少了载流子复合,实现了电池开路电压、填充因子的改善和能量转换效率的提升,丰富了CsPbIBr_2钙钛矿太阳电池的载流子输运机理和效率提升途径,具有一定的推广意义。     

空间薄膜SAR天线阵面金属电路制备技术研究

薄膜天线,具有柔性、低面密度特点,能够实现地面高效率折叠、在轨超大面积展开,是未来空间天线的重要发展方向之一。针对空间薄膜SAR 天线制备需求,梳理了薄膜天线阵面金属电路阵列制备技术现状。研究了基于聚酰亚胺薄膜表面自金属化原理,通过注射涂印方式制备聚酰亚胺薄膜/ 金属银电路原理样件,测试了电路层电阻率,并开展了-196℃ / +100℃高低温循环试验考核。结果表明,聚酰亚胺薄膜表面自金属化形成的银电路电阻率达到10-5 Ω·cm 级,能够满足薄膜SAR 天线电性能需求;经过高低温循环试验后,聚酰亚胺薄膜/ 金属银电路之间结合牢固。本研究初步验证了聚酰亚胺薄膜表面自金属化制备柔性天线的技术可行性,为空间超轻型大面积薄膜SAR 天线工程化研制提供了技术基础。     

孔间距对锯齿槽改善气膜冷却特性影响

为了探索锯齿槽比横向槽气膜冷却更有效的机理,数值模拟研究了不同气膜孔间距下锯齿槽和横向槽下游流场、温度场及气膜冷却效率分布。吹风比为0.5和1.5,孔间距与气膜孔直径的比分别为2、3、4。结果表明:横向槽气膜冷却效率计算结果和实验数据吻合较好。相比于横向槽,锯齿槽展向导流能力增强。随着孔间距增加,孔中心线处漩涡对减弱,孔间区域更容易形成附加漩涡对,锯齿槽比横向槽气膜冷却效率提高更明显。孔间距p/D分别为2、3、4,吹风比0.5时,锯齿槽比横向槽面平均气膜冷却效率分别提高27%、35%和42%;吹风比1.5时,锯齿槽比横向槽面平均气膜冷却效率分别提高27%、95%和151%。