發(fā)布時間：2018-03-13 19:04

  本文選題：多孔金屬　切入點：噴射電沉積　出處：《南京航空航天大學》2010年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：多孔金屬材料作為一種性能優(yōu)異的新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料,具有廣泛的多功能應用前景,已成為當前國內(nèi)外功能材料領(lǐng)域的研究熱點。多孔金屬材料的功能性能與其結(jié)構(gòu)直接相關(guān),改變其孔隙率和孔的形貌及尺寸將直接影響到材料的性能。 本文工作針對傳統(tǒng)多孔金屬制備方法在上述方面普遍存在工藝復雜、成本較高等缺陷,采用一種全新的多孔金屬制備方法─噴射分層掃描電沉積法制備以多孔枝晶沉積層為層芯、普通薄沉積層作面板而制成的夾心式層合式的塊狀三明治結(jié)構(gòu)多孔金屬鎳。 以孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計和應用為目標,通過調(diào)節(jié)各種工藝參數(shù)和控制條件,使沉積的工作狀態(tài)在枝晶沉積層和普通電沉積層間交替進行,控制多孔金屬鎳塊的生長,并通過改變試驗參數(shù)調(diào)節(jié)芯層孔隙結(jié)構(gòu)和孔隙率,調(diào)節(jié)普通沉積層生長位置,改變多孔金屬鎳的三明治狀閉孔形貌及尺寸。 噴射電沉積法生成的多孔枝晶組織完全是自組織原位生長的,加工過程在常溫、常壓下進行,不需要其它輔助材料,工藝簡單,成本較低,對豐富多孔金屬的制造工藝具有重要的現(xiàn)實意義。本文的主要研究工作如下: 1.進行噴射電沉積多孔枝晶層的電化學行為機理研究。主要包括:噴射電沉積多孔金屬鎳的動力學過程及其陰極極化的特點,噴射電沉積過程陰極極化的類型,噴射電沉積的交流阻抗行為,噴射電沉積鎳的電結(jié)晶行為。 2.對噴射電沉積過程中噴射速度場和壓力場進行了理論分析,建立單股沖擊射流紊流流動的基本數(shù)學模型。采用擴散限制凝聚模型(DLA)對噴射電沉積過程的多孔枝晶組織的形狀和生長過程進行了模擬研究,并進行了驗證性試驗。 3.研制了噴射電沉積逐層掃描制備三明治狀多孔金屬鎳試驗系統(tǒng)。成功制備了具有一定形狀和厚度的塊狀多孔金屬鎳樣品;并對制備的多孔鎳的表面形貌、孔隙結(jié)構(gòu)、顯微組織和力學性能進行了研究。 4.通過采用噴射電沉積制備的三明治狀多孔金屬鎳為集流體,以納米NiO為電極活性材料制成電化學電容器電極,并對組裝的電容器性能特性進行了表征,結(jié)果表明:電容器儲能方式主要以贗電容形式存在,單電極比容量為582-527F/g,電極電荷傳遞阻抗小,電容電化學行為優(yōu)良。
[Abstract]:The porous metal material as a kind of excellent performance of new functional materials and structural materials, multifunctional wide application, has become a hot research topic in the field of functional materials at home and abroad. Directly related to functional properties of porous metal materials and its structure, morphology and size of the pore and the hole rate changes will directly affect the performance of materials.
Aiming at the traditional preparation method of porous metal in the ubiquitous complex process, high cost of defects, using a new method of preparation of porous metal - jet scanning electro deposition using porous layer is the core layer of the dendritic deposition, massive sandwich structure of porous nickel metal sandwich layer thin layer as the common deposition the panel made of composite.
The pore structure optimization design and application for the target, by adjusting the process parameters and control conditions, the deposition condition in the dendrite deposition and electrodeposition layer between the ordinary alternating, control of porous metal nickel block growth, and by changing the parameters adjusting core layer pore structure and porosity, common deposition layer the growth position, change the morphology and size of sandwich shaped closed cell porous metal nickel.
Jet electro deposition method to generate porous dendrite growth is completely self organization in situ, processing at room temperature, atmospheric pressure, without other auxiliary materials, simple process, low cost, has important practical significance to the manufacturing process of porous metal rich. The main research work is as follows:
1. jet electrodeposition of porous dendritic layer electrochemical behavior mechanism. Mainly include: jet electrodeposition of porous metal nickel dynamic process and cathodic polarization characteristics of jet type electro deposition process of cathodic polarization, AC impedance of jet electrodeposition, jet electrodeposition of nickel electro crystallization.
2. of the jet electrodeposition process of jet velocity field and pressure field are analyzed, a single strand of the basic mathematical model of impinging jet turbulent flow. The diffusion limited aggregation (DLA) shape and growth process of porous dendrite in jet electrodeposition process was simulated, and confirmatory tests were carried out.
3. was developed by layer scanning jet electrodeposition preparation of porous nickel metal sandwich test system. With a certain shape and thickness of porous metal nickel samples were prepared; and the surface morphology of porous nickel prepared by pore structure, microstructure and mechanical properties were studied.
4. by using injection electric sandwich porous nickel metal deposited as collector, with nano NiO as electrode active material for electrochemical capacitor electrode, and the assembled capacitor performance characteristics were investigated, results showed that the capacitor energy storage mode mainly exists in the form of pseudo capacitance, single electrode specific capacity is 582-527F/g the electrode, the charge transfer resistance, good electrochemical capacitor performance.

【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TB383.4

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