在各種應用領域里都需要能夠承受惡劣條件的疏水材料,金屬陶瓷薄膜由于本身具有的高硬度,高韌性和高熔點等特性,是非常理想的疏水材料。在金屬陶瓷中,電負性較低的陽離子具有較低的路易斯酸度,從而導致其與水氧陰離子形成配位鍵的能力低,使其氧化物和氮化物薄膜具備較好的疏水性。鋯的氧化物及氮化物薄膜由于其優(yōu)良的特性被廣泛應用在各行業(yè)中。在過渡族金屬中,鋯具有較低的電負性,因此氧化鋯及氮化鋯薄膜在疏水領域中具有較大的應用前景。此外,疏水薄膜的性能也與其表面的粗糙度有關,而許多研究已表明薄膜的表面形貌與制備工藝的參數(shù)有著非常密切的關系,但是因為它們之間的關系較為復雜,因此我們要想得到性能最優(yōu)的薄膜結構就需要系統(tǒng)地研究它們之間的關系。到目前為止,制備氧化鋯、氮化鋯薄膜的方法有很多,例如脈沖激光沉積、離子束濺射沉積、磁控濺射、原子層沉積、化學氣相沉積等。在磁控濺射中,有必要對濺射功率、沉積溫度、濺射壓強和襯底偏壓等工藝參數(shù)進行系統(tǒng)的研究,以明確薄膜形貌與潤濕性之間的關系。在本論文中,我們以在硅襯底上沉積氧化鋯和氮化鋯薄膜為研究對象,以射頻磁控濺射技術為研究方法,研究了濺射功率、沉積溫度、濺射壓強、氣體流量比... 

【文章來源】：長春大學吉林省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

Young’s方程模型圖

3Wenzel認為液體將浸入到凹槽內而不是停留在表面，圖1-2為Wenzel模型的示意圖。材料表面的表觀接觸角和本征接觸角之間的關系可以表示為：*cos/cos*rrLVSLSVW（1.2）在公式（1.2）中θw*代表材料的表觀接觸角，r是粗糙度因子，即材料表面真實的固液接觸面積與表觀幾何投影面積的比值，θ*代表材料的本征接觸角。由于粗糙度因子都是大于1的（r>1），并且通過余弦曲線可得出結論：表面粗糙度的存在使得本征疏水的表面更加疏水，同理使本征親水的表面更加親水。通過Wenzel模型可以合理解釋液體在非光滑的表面上所受粗糙度的影響，并且也證明了隨著粗糙度的增加，接觸角和接觸角滯后也隨之增加。圖1-2Wenzel模型示意圖隨著對疏水表面的更深入探索，研究者們發(fā)現(xiàn)增加一些親水材料表面粗糙度，仍然能夠使其獲得超疏水性能。然而這一現(xiàn)象并不能夠用Young’s模型和Wenzel模型合理解釋。圖1-3Cassie模型示意圖1944年，Cassie和Baxter[22]對Wenzel模型又作出了進一步的改善，并提出了Cassie模型以及固體表面存在復合接觸的觀點。Cassie和Baxter兩人認為在固體表面上存在著非常小的凸起，并且其微觀尺寸要遠遠小于表面上液滴的尺寸。在液

3Wenzel認為液體將浸入到凹槽內而不是停留在表面，圖1-2為Wenzel模型的示意圖。材料表面的表觀接觸角和本征接觸角之間的關系可以表示為：*cos/cos*rrLVSLSVW（1.2）在公式（1.2）中θw*代表材料的表觀接觸角，r是粗糙度因子，即材料表面真實的固液接觸面積與表觀幾何投影面積的比值，θ*代表材料的本征接觸角。由于粗糙度因子都是大于1的（r>1），并且通過余弦曲線可得出結論：表面粗糙度的存在使得本征疏水的表面更加疏水，同理使本征親水的表面更加親水。通過Wenzel模型可以合理解釋液體在非光滑的表面上所受粗糙度的影響，并且也證明了隨著粗糙度的增加，接觸角和接觸角滯后也隨之增加。圖1-2Wenzel模型示意圖隨著對疏水表面的更深入探索，研究者們發(fā)現(xiàn)增加一些親水材料表面粗糙度，仍然能夠使其獲得超疏水性能。然而這一現(xiàn)象并不能夠用Young’s模型和Wenzel模型合理解釋。圖1-3Cassie模型示意圖1944年，Cassie和Baxter[22]對Wenzel模型又作出了進一步的改善，并提出了Cassie模型以及固體表面存在復合接觸的觀點。Cassie和Baxter兩人認為在固體表面上存在著非常小的凸起，并且其微觀尺寸要遠遠小于表面上液滴的尺寸。在液

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基體偏壓對磁控濺射制備CrAlN薄膜摩擦學性能的影響[J]. 王建偉,薛玉君,蔡海潮,杜三明.  工具技術. 2019(06)
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博士論文
[1]超疏水功能界面的制備及應用[D]. 王會杰.中國科學技術大學 2015

碩士論文
[1]自清潔涂層制備工藝的研究與應用[D]. 蔡東寶.西安建筑科技大學 2018
[2]鎂鋰合金表面CrN薄膜的制備與研究[D]. 曹得莉.牡丹江師范學院 2011
[3]納米結構TiO2薄膜的制備及其超親水自清潔特性研究[D]. 王軍軍.西北師范大學 2011
[4]棉織物超疏水表面的仿生制備與表征[D]. 段薇.安徽大學 2011
[5]超疏水表面的制備及其對不同表面張力液體選擇性分離的研究[D]. 王蘇浩.上海交通大學 2010
[6]裝飾薄膜氮化鋯的中頻反應磁控濺射沉積工藝的研究[D]. 李新領.河北農業(yè)大學 2005



本文編號：3463122