【摘要】：碳納米管(Carbon nanotubes,CNTs)是最有前景的場發(fā)射陰極材料之一。但CNTs薄膜陰極在劣真空、高電場等惡劣工況下,CNTs薄膜的抗損傷能力、可重復性及穩(wěn)定性受到負面影響;以及薄膜在與器件的組裝過程中易受到人為損傷,這都限制了碳納米管陰極的實際應用。為此,本論文提出碳納米管塊體陰極的方案來解決這些問題,從碳納米管塊體陰極的制備與優(yōu)化、陰極表面處理等方面開展了一系列工作,得出了一些有用的研究成果。系統(tǒng)研究了制備方法(球磨和超聲攪拌)、燒結溫度、CNTs含量對碳納米管塊體陰極場發(fā)射性能的影響,并在此基礎上研究了陰極性能優(yōu)化工藝。研究表明:1)在干法球磨下,700℃燒結、CNTs為10%時陰極的場發(fā)射性能最佳;2)在濕法球磨下,800℃燒結、CNTs含量為15%時陰極的場發(fā)射性能最佳;3)CNTs的缺陷發(fā)射以及屏蔽效應共同影響陰極的場發(fā)射能力;4)羧基化的CNTs,以及硝酸腐蝕陰極表面,均能提升陰極的場發(fā)射性能;5)超聲分散方法在800℃燒結、CNTs含量為10%時陰極的場發(fā)射性能與球磨制備的陰極的最佳性能相當。對比了碳納米管塊體陰極和薄膜陰極的場發(fā)射性能。碳納米管薄膜陰極初次開啟電場為0.23 V/μm、最大發(fā)射電流密度為5613.76μA/cm~2,但之后這些性能都開始急劇下降,第二次測試的最大發(fā)射電流密度與塊體陰極的最大發(fā)射電流密度相當,至第七次時,開啟電場增加到1.73 V/μm,最大發(fā)射電流密度降至38.52μA/cm~2,僅為塊體陰極的十分之一左右。而碳納米管塊體陰極的開啟電場和最大發(fā)射電流密度在多次連續(xù)測試中均保持高度的可重復性:開啟電場(2.20±0.07V/μm)和最大發(fā)射電流密度(340±50μA/cm~2)。因此,從器件實際應用角度看,碳納米管塊體陰極的綜合性能顯著好于薄膜陰極。其原因可能在于塊體陰極具有一定的自我恢復能力。
【圖文】：

電子發(fā)射、透射型次級電子發(fā)射極，熱發(fā)射陰極被廣泛應用于各種發(fā)射陰極[7、8]。往往需要對陰極加熱到很高的溫點的特質，往往熱發(fā)射陰極采用有極少數(shù)電子的能量超出逸出功 以下，被禁錮在金屬內部。對熱鍵。當金屬被加熱到一個臨界溫能級 ∞）克服功函數(shù)（ ， ∞與發(fā)射（也被稱為熱電子發(fā)射或愛

圖 1.3 環(huán)形結構的碳納米管薄膜 Yu Dian Lim[32]等人通過致密化技1.4 所示），，在其場發(fā)射數(shù)據(jù)方面顯示高 2.4 倍，這種發(fā)射電流密度的提升可場的增強，而且電流發(fā)射密度的穩(wěn)定而且這種結構分布的 CNTs 也在一定程果表明通過致密化顯著改善 CNTs 膜的的應用提供了可能的支持。（2） 碳納米管復合材料國內外宋萌[33]等人在研究 3D 多孔泡沫鎳長度短的碳納米管泡沫鎳（CNTs/NF）閾值場強 0.7V/μm，場增強因子 1.3 要歸功于泡沫鎳的三維多孔結構：1）大的比表面積，更有利于 CNTs 的吸附定性。最重要的是碳納米管/泡沫鎳的
【學位授予單位】：鄭州航空工業(yè)管理學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB33;O462

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本文編號：2648666