離子輻照技術(shù)能量輸入高效,對材料的宏觀性能與微觀結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生重要影響,而激光退火技術(shù)能夠?qū)Σ牧媳砻娼Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生有效的調(diào)制作用。本文采用N/Ar離子輻照及輻照后激光退火對聚酰亞胺材料的電學(xué)性能進(jìn)行改性,闡明了材料性能演化規(guī)律,表征了改性材料的微觀結(jié)構(gòu)和離子輻照損傷行為,揭示了離子輻照及輻照后的激光退火處理對聚酰亞胺材料的改性機(jī)制。研究結(jié)果表明,N/Ar離子輻照改性將提升聚酰亞胺材料的載流子濃度,降低材料電阻率,對于140 ke V 2E16 cm^-2 N離子輻照試樣,材料電阻率降低至109.0Ω·cm,較之原始樣品(2.3×10¹⁶Ω·cm)降低14個數(shù)量級。材料在可見光波段的透過率顯著降低,吸光度升高,光學(xué)帶隙值降低,從而使得電子更易躍遷為載流子。離子輻照后,材料產(chǎn)生了g因子值為2.0025的熱解碳自由基,隨著位移吸收劑量的增加,自由基含量上升,二次微分譜半峰寬降低,半峰寬在高注量N離子輻照試樣中降低更明顯。材料內(nèi)部的未成對電子壽命增長,自旋狀態(tài)趨于穩(wěn)定,表面結(jié)構(gòu)向局域化狀態(tài)轉(zhuǎn)變。離子輻照改性產(chǎn)生的位移損傷使得酰胺環(huán)開環(huán),氨基與羰基降解,呈現(xiàn)出由s... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

脂肪型和芳香性聚酰亞胺

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-能較高的一種，已被廣泛應(yīng)用于絕緣材料、介電材料和電子信息材料柔性基底等行業(yè)當(dāng)中[6]。總的來說，PI是目前處于高分子材料金字塔頂端的材料，有巨大的發(fā)展?jié)摿�。然而，因其極高的電絕緣性能（電阻率可達(dá)1016-1017Ω·cm量級）與表面絕緣效應(yīng)，為了保證聚酰亞胺材料在電子電氣領(lǐng)域的應(yīng)用，調(diào)整和控制其電學(xué)性能與表面電學(xué)性能變化行為是十分必要的。除此之外，聚酰亞胺是高度剛性的分子，在加工過程當(dāng)中難以較好成型，縮合型聚酰亞胺的這種劣勢更為明顯，分子鏈一旦在加工過程中閉環(huán)就很容易得到不熔不溶的聚合物。聚酰亞胺材料的主鏈上主要包含苯環(huán)和酰亞胺環(huán)，由于這種結(jié)構(gòu)的電子極化特點(diǎn)和結(jié)晶度，導(dǎo)致聚酰亞胺存在明顯的分子鏈作用，從而導(dǎo)致：（1）傳統(tǒng)的聚酰亞胺不熔又不溶，難以加工；（2）所制得的材料在微電子領(lǐng)域的應(yīng)用過程中難以兼顧膨脹系數(shù)與力學(xué)強(qiáng)度，另一方面，在應(yīng)用于光通信領(lǐng)域時難以解決透明度低的問題，影響使用效果；（3）粘結(jié)性能不理想；（4）材料固化所需溫度太高，對合成工藝的選擇較為苛刻。圖1-1脂肪型和芳香性聚酰亞胺圖1-2均苯型聚酰亞胺材料(PMDA-ODA)單體結(jié)構(gòu)式1.2.2聚酰亞胺材料在航天及電子信息領(lǐng)域的應(yīng)用（1）聚酰亞胺材料在太陽能電池中的應(yīng)用柔性薄膜電池在空間中的應(yīng)用非常廣泛，在極端環(huán)境下，不僅要求其重量較輕，同時要保證其在處于高-低溫環(huán)境以及劇烈震動時依然能夠保持優(yōu)良的機(jī)械及電學(xué)性能以及良好的耐輻射性能。這使得飛行器及航天器的壽命得以極大保障。因此，其基板材料常常選用聚酰亞胺。全芳香性熱塑性聚酰亞胺材料在日本SFU空間自由飛行器上得到了重要

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-11-重離子注入對聚酰亞胺材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響較為明顯，Kim等人[51]選用氬離子與氧離子對聚酰亞胺材料進(jìn)行輻照，使其表面發(fā)生改性，接著在輻照表面上濺射金屬銅。研究發(fā)現(xiàn)提高兩種離子的輻照注量將使得聚酰亞胺表面與銅層之間的結(jié)合強(qiáng)度顯著提高。T.Kobayashi等[52]采用5×1017ions/cm2注量的W離子對聚酰亞胺材料進(jìn)行輻照改性，結(jié)果顯示，輻照完成后，聚酰亞胺薄膜表面輻照區(qū)域內(nèi)形成了W-C和W-O鍵，同時部分W原子由于濺射作用留在薄膜表面，輻照注量在1×1016-1×1017ions/cm2范圍內(nèi)材料改性表面的耐摩擦磨損性能將提升。Miková等[53]采用1MeV能量的Ni離子對聚酰亞胺材料進(jìn)行輻照，研究發(fā)現(xiàn)隨著輻照注量的升高，材料表面的粗糙度有降低趨勢，注量較低時并不明顯(1×1013ions/cm2、1×1014ions/cm2)，注量達(dá)到1×1015ions/cm2時表面粗糙度有明顯下降。Kakitani等[54]采用560MeV能量的Xe離子輻照聚酰亞胺，制備出孔徑為0.83±0.02μm尺寸的離子軌道膜，之后采用100keV能量的Ar離子對離子軌道膜進(jìn)行輻照，使得粒子軌道內(nèi)壁發(fā)生碳化，其表面的RBS圖譜和拉曼圖譜見圖1-4。輻照后氧元素含量降低，碳元素含量上升，說明材料表面發(fā)生了降解并產(chǎn)生了碳元素的富集，拉曼光譜中出現(xiàn)了D峰和G峰，這是碳元素高度無序的表現(xiàn)。隨后采用Ar離子輻照后的碳化層作為電極，在離子軌道膜上沉積Pt從而得到納米Pt錐，其工藝流程如圖1-5。圖1-4100keVAr離子輻照后RBS及Raman圖譜[54]

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]類玻璃碳膜和聚酰亞胺薄膜的紫外輻照改性研究[D]. 鐘方尚.西南交通大學(xué) 2018
[2]空間碎片撞擊供電太陽能電池陣的力電效應(yīng)研究[D]. 宋繼秋.沈陽理工大學(xué) 2018
[3]聚酰亞胺纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 陳樂.江南大學(xué) 2017



本文編號：3386475