納米多孔銅膜的制備及其力學性能研究
發(fā)布時間：2021-05-18 03:02
納米多孔銅膜作為一種新型功能納米材料,其超高的比表面積和表面活性帶來了很多新穎的物理和化學特性,已經在新能源、催化和過濾分離等領域展現(xiàn)了非凡的應用潛力。我們以磁控濺射法制備合金前驅體,采用去合金方法建立了一套穩(wěn)定制備超精細和高純度納米多孔銅膜的方法;用納米壓痕的方法測試其力學性能,并以量綱分析法表征了納米多孔銅膜的應力-應變關系,這些工作有望為納米多孔銅膜的實際應用 提供理論和實驗基礎。本文的具體研究可以概括為以下幾個內容。1)以單晶硅和銅為基底材料研究了不同類型的膜/基結構對納米多孔銅膜制備的影響。發(fā)現(xiàn)銅基底與Cu-Al薄膜之間的結合力遠強于硅片基底。這一優(yōu)點使得銅片為基底的合金前驅體可以制備出銅原子比超過96%、韌帶尺寸在30nm左右的多孔銅膜。2)詳細研究了不同原子比的Cu-Al合金前驅體,以及腐蝕環(huán)境對納米多孔銅膜的結構,韌帶尺寸和孔徑大小的影響。分別確定了適合以酸、堿溶液腐蝕的Cu-Al合金前驅體中Cu、Al原子比區(qū)間、腐蝕時間區(qū)間以及腐蝕溶液的濃度區(qū)間。3)以納米壓痕的方法對制備的納米多孔銅膜進行了力學性能測試。結果表明本文所提出的制備方法可以得到宏觀力學性能較為穩(wěn)定的納米...
【文章來源】：西安理工大學陜西省
【文章頁數(shù)】：48 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.2 納米多孔銅的研究進展
1.3 主要研究內容
2 納米多孔銅膜的制備
2.1 模板法和去合金法
2.2 制備合金前驅體
2.3 不同類型的膜/基結構對納米多孔銅膜的制備的影響
2.4 確定Cu-Al合金前驅體中活潑組元的臨界值
2.5 腐蝕液的濃度對去合金反應的影響
2.6 納米多孔銅膜的形成機理
2.7 本章小結
3 納米多孔銅膜的力學性能測試
3.1 納米壓痕技術
3.2 確定材料的彈性模量和硬度
3.2.1 接觸深度hc和接觸面積A
3.2.2 彈性模量的確定
3.2.3 材料硬度的確定
3.3 納米壓痕實驗
3.4 本章小結
4 有限元法表征納米多孔銅膜的應力應變關系
4.1 確定納米壓痕過程中各參數(shù)之間的無量綱函數(shù)
4.1.1 量綱理論
4.1.2 壓痕問題的基本假設
4.1.3 壓痕實驗無量綱函數(shù)的確定
4.2 基于Workbench軟件的有限元模擬
4.3 本章小結
5 結論與展望
5.1 結論
5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
獲得榮譽
科研成果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米材料概述[J]. 張朔辰. 云南化工. 2017(09)
[2]納米多孔金屬電催化劑在氧還原反應中的應用[J]. 翟蕭,丁軼. 物理化學學報. 2017(07)
[3]高強高導Cu-Nb微觀復合材料的界面結構[J]. 梁明,王鵬飛,徐曉燕,焦高峰,李成山,張平祥. 稀有金屬材料與工程. 2017(05)
[4]不同尺寸的懸架石墨烯納米帶熱傳導性質的實驗測量[J]. 陳立飛,趙攀峰,謝華清,于偉. 上海第二工業(yè)大學學報. 2016(03)
[5]納米晶Cu-Al合金去合金化制備納米多孔銅及其力學性能研究[J]. 姚彥菲,連利仙,劉穎,孔清泉,安旭光. 功能材料. 2016(05)
[6]去合金化制備納米多孔銅及銅合金的最新研究進展[J]. 禹賢斌,李永喜,袁斌. 材料導報. 2015(15)
[7]去合金化工藝對納米多孔銅純度的影響[J]. 譚秀蘭,李愷,羅炳池,羅江山,吳衛(wèi)東,唐永建. 強激光與粒子束. 2013(04)
[8]有限元網格劃分中的圣維南原理及其應用[J]. 宋少云,尹芳. 機械設計與制造. 2012(08)
[9]納米多孔金屬:一種新型能源納米材料[J]. 丁軼. 山東大學學報(理學版). 2011(10)
[10]磁控濺射技術進展及應用(下)[J]. 徐萬勁. 現(xiàn)代儀器. 2005(06)
博士論文
[1]納米多孔金屬在有機催化反應中的應用[D]. 李志文.山東大學 2015
[2]磁控濺射制備合金電極及相關電催化研究[D]. 任占冬.武漢大學 2014
[3]納米多孔金屬薄膜的制備與電催化性能[D]. 葛性波.山東大學 2011
[4]納米壓痕法表征金屬薄膜材料的力學性能[D]. 馬增勝.湘潭大學 2011
碩士論文
[1]基于workbench的不對稱拱壩穩(wěn)定性靜力分析[D]. 孫興蘭.河北工程大學 2017
[2]基于ANSYS Workbench的凸輪機構多柔體動力學分析及壽命預估[D]. 方程.華中科技大學 2017
[3]低共熔溶劑中多功能納米多孔銅膜的電化學制備及其催化性能的研究[D]. 楊闖.昆明理工大學 2017
[4]用納米壓痕法表征薄膜的應力—應變關系[D]. 黃勇力.湘潭大學 2006
本文編號：3192983
【文章來源】：西安理工大學陜西省
【文章頁數(shù)】：48 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 課題研究的背景及意義
1.2 納米多孔銅的研究進展
1.3 主要研究內容
2 納米多孔銅膜的制備
2.1 模板法和去合金法
2.2 制備合金前驅體
2.3 不同類型的膜/基結構對納米多孔銅膜的制備的影響
2.4 確定Cu-Al合金前驅體中活潑組元的臨界值
2.5 腐蝕液的濃度對去合金反應的影響
2.6 納米多孔銅膜的形成機理
2.7 本章小結
3 納米多孔銅膜的力學性能測試
3.1 納米壓痕技術
3.2 確定材料的彈性模量和硬度
3.2.1 接觸深度hc和接觸面積A
3.2.2 彈性模量的確定
3.2.3 材料硬度的確定
3.3 納米壓痕實驗
3.4 本章小結
4 有限元法表征納米多孔銅膜的應力應變關系
4.1 確定納米壓痕過程中各參數(shù)之間的無量綱函數(shù)
4.1.1 量綱理論
4.1.2 壓痕問題的基本假設
4.1.3 壓痕實驗無量綱函數(shù)的確定
4.2 基于Workbench軟件的有限元模擬
4.3 本章小結
5 結論與展望
5.1 結論
5.2 展望
致謝
參考文獻
附錄
獲得榮譽
科研成果
【參考文獻】：
期刊論文
[1]納米材料概述[J]. 張朔辰. 云南化工. 2017(09)
[2]納米多孔金屬電催化劑在氧還原反應中的應用[J]. 翟蕭,丁軼. 物理化學學報. 2017(07)
[3]高強高導Cu-Nb微觀復合材料的界面結構[J]. 梁明,王鵬飛,徐曉燕,焦高峰,李成山,張平祥. 稀有金屬材料與工程. 2017(05)
[4]不同尺寸的懸架石墨烯納米帶熱傳導性質的實驗測量[J]. 陳立飛,趙攀峰,謝華清,于偉. 上海第二工業(yè)大學學報. 2016(03)
[5]納米晶Cu-Al合金去合金化制備納米多孔銅及其力學性能研究[J]. 姚彥菲,連利仙,劉穎,孔清泉,安旭光. 功能材料. 2016(05)
[6]去合金化制備納米多孔銅及銅合金的最新研究進展[J]. 禹賢斌,李永喜,袁斌. 材料導報. 2015(15)
[7]去合金化工藝對納米多孔銅純度的影響[J]. 譚秀蘭,李愷,羅炳池,羅江山,吳衛(wèi)東,唐永建. 強激光與粒子束. 2013(04)
[8]有限元網格劃分中的圣維南原理及其應用[J]. 宋少云,尹芳. 機械設計與制造. 2012(08)
[9]納米多孔金屬:一種新型能源納米材料[J]. 丁軼. 山東大學學報(理學版). 2011(10)
[10]磁控濺射技術進展及應用(下)[J]. 徐萬勁. 現(xiàn)代儀器. 2005(06)
博士論文
[1]納米多孔金屬在有機催化反應中的應用[D]. 李志文.山東大學 2015
[2]磁控濺射制備合金電極及相關電催化研究[D]. 任占冬.武漢大學 2014
[3]納米多孔金屬薄膜的制備與電催化性能[D]. 葛性波.山東大學 2011
[4]納米壓痕法表征金屬薄膜材料的力學性能[D]. 馬增勝.湘潭大學 2011
碩士論文
[1]基于workbench的不對稱拱壩穩(wěn)定性靜力分析[D]. 孫興蘭.河北工程大學 2017
[2]基于ANSYS Workbench的凸輪機構多柔體動力學分析及壽命預估[D]. 方程.華中科技大學 2017
[3]低共熔溶劑中多功能納米多孔銅膜的電化學制備及其催化性能的研究[D]. 楊闖.昆明理工大學 2017
[4]用納米壓痕法表征薄膜的應力—應變關系[D]. 黃勇力.湘潭大學 2006
本文編號：3192983
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