纳米涂层的几种制备方法.pdf

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1、第28卷第1期机械工程材料VoI.28No.12004年1月MateriaIsforMechanicaIEngineeringJan.2004纳米涂层的几种制备方法栗卓新，王江萍，蒋建敏，魏琪，秦灏（北京工业大学材料科学与工程学院，北京100022）摘要：介绍了纳米涂层和纳米薄膜制备方法的研究进展及其特性。着重对热喷涂制备纳米涂层进行了探讨，认为用热喷涂方法制备纳米涂层具有独特的优越性，具有广泛的应用前景。关键词：纳米涂层；纳米薄膜；热喷涂中图分类号：TB383文献标识码：A文章编号：1000-3738（2004）01-0029-03PreparationMethodsofNan

2、ostructuredCoatingsLIZhuo-xin，WANGJiang-ping，JIANGJian-min，WEIOi，OINHao（BeijingUniversityofTechnoIogy，Beijing100022，China）Abstract：PreparationmethodsofnanostructuredcoatingsandfiIms，andtheircharacteristicsareintroducedinthepaper.TherecentdeveIopmentofnanostructuredcoatingsformedbythermaIspray

3、ingisdiscussed.Keywords：nanostructuredcoating；nanostructuredfiIm；thermaIspraying表面前蒸发，避免了温度和凝聚等问题。1引言"电化学沉积该方法是在含有金属离子和自1984年纳米材料诞生以来，已制备出包括金非金属离子氧化物或非金属水溶液中，通过加恒电属、非金属、有机、无机和生物等在内的各种纳米材位或恒电流，于不同电极表面合成金属或化合物薄料。与此同时发展起来的纳米表面工程也显示了极膜，近几年来发展迅速。Shirkhandzadeh将10g纯硝大的应用前景。具有力、热、声、光、电、磁等特异性酸钠添加到1L甲

4、醇中配制电解溶液，在恒电流5~能的低维、小尺寸、功能化的纳米结构涂层可以显著220#A/cm下电解极化，生成的T（iOCH3）4迅速水改善材料的性能。作者结合国内在纳米涂层研究方解为氧化钛［2］，经测定涂层厚度为40#m，此技术既面的成果，介绍了国内外纳米涂层制备的几种方法。可共沉积又可多步沉积。2纳米涂层的制备方法2.1.2Languir-BIodgett成膜技术利用具有疏水端和亲水端的两亲性分子在气-2.1化学方法液界面的定向性质，在侧向施加一定压力的条件下，2.1.1化学沉积法形成分子紧密定向排列的单分子膜。1994年，Kotov!液相前驱物化学气相沉积在低压化学气［3］利

5、用LB膜技术制备了氧化钛纳米薄膜。首先用相沉积的基础上，1991年WangJ采用液相前驱物钛酸异丙酯在三氯甲烷和丙酮溶液中进行水解，制［1］化学气相沉积法制备了氧化钛纳米薄膜。选用备表面修饰的氧化钛纳米颗粒分散体系。将此溶胶钛酸异丙酯为原料，在氮气气氛下配制成甲苯溶液，分散在水的表面，应用LB膜设备在基片上拉制成经加热套管加热气化注入反应器，基材温度保持在膜。制成的涂层既具有纳米颗粒特有的量子尺寸效300~400C，反应室压力控制在367~400Pa，制得应，又具有分子层次性、膜厚可控、易于组装等优点，锐钛矿型氧化钛纳米涂层。这种方法克服了传统低缺点是膜的稳定性相对较差。压CVD

6、前驱物相对较少且有毒，原始化合物不易2.1.3溶胶-凝胶法挥发的缺点，液相金属直接注入反应堆，在到达基材溶胶-凝胶法是采用金属醇盐水解制备溶胶，再将基片溶入其中，以一定速度向上提拉出液面时形收稿日期：2003-01-20；修订日期：2003-03-28成液膜，经过干燥和热处理得到氧化物薄膜。这是基金项目：国家自然科学基金资助项目（50375004）作者简介：栗卓新（1963-），男，山西太原人，副教授，博士。一种经济、方便、有效的薄膜制备方法。OreI等就利·29·栗卓新，等：纳米涂层的几种制备方法［4］用此法制备了铁/钛氧化物薄膜。他们首先制备磁控溅射是上世纪70年代迅速发展起

7、来的新硝酸铁和硝酸钛的混合酒精溶液，剧烈搅拌均匀后型溅射技术，目前已在工业生产中应用，它具有高［7］放置ld，将基片浸在该胶体溶液中，使溶胶粘附在速、低温、低损伤等优点。高速是指沉积速度快，基片上，干燥后在450C烧结0.5h，得到l!m厚、粒低温和低损伤是指基片的温升低、对膜层的损伤小。径为l5nm的薄膜。从l994年至今，国内在这方面Gutarra采用直流磁控溅射技术制成了氧化钛［8］-4的研究较多，制得了TiO2、TiO2-siO2、铁电薄膜等多纳米薄膜。溅射室压力抽至l.