本文選題：碳納米管 + 金剛石薄膜　； 參考：《重慶大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：在當(dāng)今礦產(chǎn)資源越來(lái)越少、開(kāi)采越來(lái)越難和生活對(duì)材料要求越來(lái)越高的條件下,人工合成新型材料取代天然材料成為一種必然趨勢(shì)。新型碳基合成材料在人工合成材料中扮演了重要的角色。由于其優(yōu)異的電學(xué)性能,力學(xué)性能,熱學(xué)性能等特性而被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。雖然各型碳基材料已被深入研究且被廣泛應(yīng)用,但是其合成機(jī)理并不都是非常清楚。在這樣的情況下,建立一個(gè)穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)控制材料的合成有著很大的幫助作用。本文主要對(duì)單壁碳納米管半徑,產(chǎn)量和CVD沉積類金剛石碳膜/金剛石薄膜硬度,結(jié)晶度進(jìn)行了合成工藝等方面的建模優(yōu)化研究,研究步驟如下:(1)收集相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并建模。(2)對(duì)所建模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)。(3)分析模型所揭示的相關(guān)規(guī)律。本文建模理論為結(jié)合粒子群尋優(yōu)的支持向量回歸原理。主要工作如下:(1)電弧法合成碳納米管的管徑與合成工藝關(guān)系在電弧法合成碳納米管的實(shí)驗(yàn)中,人們發(fā)現(xiàn),所制備的碳納米管的管徑主要受到氣壓強(qiáng)度、電流強(qiáng)度、催化劑、緩沖氣體種類等實(shí)驗(yàn)參數(shù)的影響。我們以上述主要實(shí)驗(yàn)參數(shù)為自變量,以碳納米管半徑為因變量進(jìn)行了SVR建模研究,找到了自變量與因變量之間的關(guān)系并以三維圖像展示。為了進(jìn)一步驗(yàn)證所建SVR模型的準(zhǔn)確性,應(yīng)用未參與建模的檢驗(yàn)樣本對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明,所建SVR模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好,所建SVR模型預(yù)測(cè)的平均絕對(duì)百分誤差3.98%均優(yōu)于文獻(xiàn)報(bào)道的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)和多元非線性回歸方法(MNR)的預(yù)測(cè)結(jié)果(分別為17.12%和14.9%)。同時(shí)利用所建SVR模型計(jì)算了管徑對(duì)各工藝參數(shù)的靈敏度,發(fā)現(xiàn),對(duì)管徑的影響最敏感的兩因素是壓強(qiáng)和電流強(qiáng)度。(2)催化裂解甲烷合成碳納米管的產(chǎn)量及工藝優(yōu)化對(duì)Co-Mo/Al2O3催化裂解甲烷合成碳納米管(Carbon Nanotubes,CNT)工藝參數(shù)與產(chǎn)量之間的關(guān)系進(jìn)行了建模與工藝優(yōu)化研究。利用所建SVR模型對(duì)10個(gè)測(cè)試樣本預(yù)測(cè)的平均絕對(duì)百分誤差1.85%優(yōu)于傳統(tǒng)多元非線性回歸(Multivariate Nonlinear Regression,MNR)模型對(duì)應(yīng)的4.36%;SVR模型預(yù)測(cè),當(dāng)反應(yīng)溫度為759.48℃、甲烷壓強(qiáng)為0.7964atm、催化劑Co Mo/Al2O3量為0.3836g時(shí),CNT產(chǎn)量將達(dá)到最大值643.29%,超過(guò)MNR模型預(yù)測(cè)的最大值607.00%;通過(guò)格點(diǎn)掃描進(jìn)行了因素分析,直觀地揭示出各反應(yīng)參數(shù)對(duì)CNT產(chǎn)量的交互影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:SVR結(jié)合PSO尋優(yōu)能對(duì)甲烷催化裂解合成CNT建立穩(wěn)定可靠的理論模型,可為尋找催化裂解甲烷合成CNT最大產(chǎn)量所需最佳工藝條件提供科學(xué)指導(dǎo)。(3)微波等離子增強(qiáng)CVD沉積金剛石薄膜的工藝及其優(yōu)化金剛石晶向(1 1 1)的拉曼光譜半高寬(FWHM值)越小表明其結(jié)晶度越高。在微波增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備金剛石薄膜中,根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集,以金剛石粉末顆粒尺寸、襯底偏壓、甲烷濃度、氫氣流速、微波功率、倉(cāng)壓、偏壓時(shí)間,沉積時(shí)間為自變量和FWHM值為因變量,進(jìn)行了建模、模型檢檢、工藝分析等研究。由所建SVR模型預(yù)測(cè)出,當(dāng)工藝參數(shù)分別對(duì)應(yīng)為:顆粒尺寸6165.63mesh,襯底偏壓18.8991v,甲烷濃度0.468516%,氫氣流速241.172sccm,微波功率1045.55w,倉(cāng)壓41.9995Torr,偏壓時(shí)間20.3574min,沉積時(shí)間9.59786h時(shí),所制備的金剛石薄膜的最小FWHM為3.85242cm。另外,通過(guò)格點(diǎn)掃描進(jìn)行了因素分析,直觀地揭示出各反應(yīng)參數(shù)對(duì)所制備金剛石薄膜結(jié)晶度的交互影響規(guī)律。(4)等離子增強(qiáng)CVD沉積類金剛石碳膜的微硬度及工藝優(yōu)化人們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),微波增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法制備類金剛石碳膜的微硬度主要受氬氣的百分濃度、氣室壓強(qiáng)、射頻功率、襯底偏壓等因素的影響�；谙嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)樣本,我們以氬氣的百分濃度、氣室壓強(qiáng)、射頻功率、襯底偏壓為自變量,應(yīng)用SVR對(duì)類金剛石碳膜的微硬度進(jìn)行了建模研究。對(duì)所建模型進(jìn)行了穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性分析,并與多元非線性模型進(jìn)行了比較,發(fā)現(xiàn)所建SVR模型的平均絕對(duì)誤差0.22nm、均方根誤差0.48nm、平均絕對(duì)百分誤差均優(yōu)于多元非線性模型(0.49nm,0.59nm,5.83%)。通過(guò)三維圖像直觀展示了各自變量對(duì)因變量的影響規(guī)律,且與相關(guān)實(shí)驗(yàn)報(bào)道的結(jié)果一致,從另一角度證明模型的準(zhǔn)確性。利用所建模型,獲得了最佳工藝參數(shù)。以上結(jié)果表明SVR可準(zhǔn)確、有效地應(yīng)用到碳納米管管徑和產(chǎn)量,類金剛石碳膜/金剛石薄膜硬度的建模研究。所建模型穩(wěn)健、準(zhǔn)確,能定量揭示各實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)因變量的影響,對(duì)節(jié)約時(shí)間、減少實(shí)驗(yàn)成本和試驗(yàn)次數(shù)有著重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
[Abstract]:In this paper , we have studied the relationship between the radius of carbon nanotubes , the strength of carbon nanotubes , the hardness and crystallinity of CVD diamond - like carbon films / diamond films . The results show that the results of this paper are as follows : ( 1 ) The results agree well with the experimental results . (2)鍌寲瑁傝В鐢茬兎鍚堟垚紕崇撼綾崇鐨勪駭閲忓強(qiáng)宸ヨ壓浼樺寲瀵笴o-Mo/Al2O3鍌寲瑁傝В鐢茬兎鍚堟垚紕崇撼綾崇(Carbon Nanotubes,CNT)宸ヨ壓鍙傛暟涓庝駭閲忎箣闂寸殑鍏崇郴榪涜浜?jiǎn)寰忔ā涓庡伐鑹轰紭鍖栫爺绌?鍒╃敤鎵，

本文編號(hào)：1795992