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不同厚度四面体非晶碳薄膜的高通量制备及表征

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无机材料学报 2018年第11期33卷 1173-1178页

作者：魏菁李汉超柯培玲汪爱英中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 中国科学院大学北京100049 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210

材料基因组工程能大幅度提高材料研发速度,降低材料研发成本,近年来受到广泛关注。本研究采用高通量制备工艺,结合碳等离子体束流和基片位置的调控,利用自主设计研制的45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧设备,沉积了厚度为4.7～183 nm的系列... 详细信息

材料基因组工程能大幅度提高材料研发速度,降低材料研发成本,近年来受到广泛关注。本研究采用高通量制备工艺,结合碳等离子体束流和基片位置的调控,利用自主设计研制的45°双弯曲磁过滤阴极真空电弧设备,沉积了厚度为4.7～183 nm的系列四面体非晶碳(ta-C)薄膜,使用椭偏仪、原子力显微镜、拉曼光谱仪和X射线光电子能谱仪(XPS)表征了厚度对ta-C薄膜表面粗糙度、微结构和原子键态的影响。结果表明:通过碳等离子体束流和基片位置的调控,实现了不同厚度ta-C薄膜的高通量制备。尽管膜厚不同,所制备的ta-C薄膜均具有几乎不变的光滑表面(R_a=(0.38±0.02) nm)和色散值(Disp(G)),说明不同厚度ta-C薄膜的sp^3含量、sp^2团簇尺寸保持相对稳定。XPS结果进一步证实ta-C薄膜的sp3相对含量均维持在(55±5)%。此外,不同厚度ta-C薄膜的光学带隙E_(opt)均保持在(1.02±0.08)eV。相关结果为设计制备结构和光学性能可控的不同厚度ta-C薄膜提供了一种新思路。

关键词：四面体非晶碳膜高通量厚度微结构光学带隙

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高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜研究进展

表面技术 2019年第9期48卷 53-63页

作者：左潇孙丽丽汪爱英柯培玲中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

非晶碳薄膜主要由sp^3碳原子和sp^2碳原子相互混杂的三维网络构成,具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀以及化学稳定性等优异性能。然而传统制备方法难以实现薄膜结构及其性能的综合调控,高功率脉冲磁控溅射因其离子沉积特性受到领... 详细信息

非晶碳薄膜主要由sp^3碳原子和sp^2碳原子相互混杂的三维网络构成,具有高硬度、低摩擦系数、耐磨损、耐腐蚀以及化学稳定性等优异性能。然而传统制备方法难以实现薄膜结构及其性能的综合调控,高功率脉冲磁控溅射因其离子沉积特性受到领域内专家学者的关注。总结了近年来关于高功率脉冲磁控溅射制备非晶碳薄膜材料的研究进展。重点介绍了高功率脉冲磁控溅射石墨靶的放电特性,指出了其在沉积非晶碳薄膜过程中获得高碳原子离化率的条件。针对离化率和沉积速率低,主要从提高碳原子离化率和碳离子传输效率等角度,介绍了几种改进的高功率脉冲磁控溅射方法。并对比了不同高功率脉冲磁控溅射方法中的碳原子离化特征、薄膜沉积速率、结构和力学性能。进一步地,探讨了高功率脉冲磁控溅射在制备含氢非晶碳薄膜和金属掺杂非晶碳薄膜中的优势及其在燃料电池、生物、传感等前沿领域的应用。最后,对高功率脉冲磁控溅射石墨靶的离子沉积特性、非晶碳薄膜制备及其应用研究趋势进行了展望。

关键词：高功率脉冲磁控溅射非晶碳薄膜放电特征沉积速率反应性磁控溅射金属掺杂非晶碳薄膜

DLC膜厚度对镁基表面DLC/MAO复合膜层性能的影响

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材料工程 2012年第4期40卷 94-98页

作者：杨巍汪爱英柯培玲代伟张学谦中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江宁波315201

采用线性离子束沉积技术于AZ80镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层表面沉积不同厚度的类金刚石碳(DLC)膜,形成DLC/MAO复合膜层。对比研究4种膜基系统的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随DLC膜厚度增加,复合膜层表面微孔数... 详细信息

采用线性离子束沉积技术于AZ80镁合金微弧氧化(MAO)陶瓷层表面沉积不同厚度的类金刚石碳(DLC)膜,形成DLC/MAO复合膜层。对比研究4种膜基系统的表面结构特征、力学性能以及摩擦学性能差异。结果表明:随DLC膜厚度增加,复合膜层表面微孔数量减少,孔径减小,但凹凸不平趋势增加,且DLC膜表面颗粒特征更加明显,表现为DLC-80min/MAO/AZ80膜基系统具有最小的表面粗糙度,最大的硬度H、弹性模量E及H/E值;不同厚度DLC/MAO/AZ80膜基系统平均摩擦因数较MAO/AZ80显著降低;DLC膜厚度增加导致3种复合膜基系统的表面微观结构改变,使得摩擦因数与磨痕形貌存在差异;各膜基系统表面磨痕处均形成了Fe的转移层,由于表层DLC膜"裸露"的大量C对磨损界面具有很好的润滑作用,而使得镁合金基体获得有效保护。

关键词：镁合金微弧氧化类金刚石碳膜微观结构性能

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Ag掺杂非晶碳膜结构、力学与电学行为研究

无机材料学报 2019年第4期34卷 387-393页

作者：陈仁德郭鹏左潇许世鹏柯培玲汪爱英中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 酒泉职业技术学院甘肃省太阳能发电系统工程重点实验室酒泉735000 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

采用反应磁控溅射技术,通过改变溅射靶电流实现了不同Ag掺杂含量0.7at%～41.4at%非晶碳膜(a-C:Ag)的可控制备,并系统研究了Ag含量对薄膜组分、结构、机械特性的影响规律,以及薄膜的电学特性。结果表明:当Ag含量在0.7at%～1.2at%时, Ag... 详细信息

采用反应磁控溅射技术,通过改变溅射靶电流实现了不同Ag掺杂含量0.7at%～41.4at%非晶碳膜(a-C:Ag)的可控制备,并系统研究了Ag含量对薄膜组分、结构、机械特性的影响规律,以及薄膜的电学特性。结果表明:当Ag含量在0.7at%～1.2at%时, Ag原子固溶于非晶碳基质;当Ag含量在13.0at%～41.4at%范围,薄膜中出现尺寸约为6nm的Ag纳米晶。随着Ag含量增加,碳网络结构的sp2团簇尺寸增大,结构无序度降低。应力测试表明,在低Ag含量范围, Ag原子固溶于碳膜网络结构中,起到枢纽作用,促进碳网络结构键长、键角畸变弛豫,从而降低薄膜应力。随着Ag含量增加,部分Ag原子将形成Ag纳米晶粒,薄膜通过Ag纳米晶与非晶碳界面处的滑移以及扩散作用释放过高的畸变能降低应力。Ag含量为37.8at%时,在11.6K附近,薄膜出现金属?半导体特性转变。而Ag含量为41.4at%的薄膜,在2～400 K测试温度范围内,均表现为半导体特性,其中在164～400 K范围内,薄膜表现出典型的热激活导电机制。

关键词：非晶碳银掺杂结构表征机械特性电学特性

磁控溅射-热处理两步法制备Cr2AlC涂层及力学性能

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中国表面工程 2016年第1期29卷 64-72页

作者：刘培王振玉柯培玲李晓伟吴晓春汪爱英上海大学材料科学与工程学院上海200072 中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 中国科学院宁波材料技术与工程研究所浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201

Cr_2AlC属于三元层状化合物MAX相,其兼具金属和陶瓷的综合性能,如金属的导热、导电、可加工性,陶瓷的抗氧化、耐腐蚀等性能。利用直流磁控溅射技术和后续退火工艺在高速钢基体上制备了Cr_2AlC涂层,采用XRD、SEM等研究了气体流量及热处... 详细信息

Cr_2AlC属于三元层状化合物MAX相,其兼具金属和陶瓷的综合性能,如金属的导热、导电、可加工性,陶瓷的抗氧化、耐腐蚀等性能。利用直流磁控溅射技术和后续退火工艺在高速钢基体上制备了Cr_2AlC涂层,采用XRD、SEM等研究了气体流量及热处理工艺对涂层成分和物相组成的影响。结果表明：气体流量和退火温度对Cr_2AlC相的形成至关重要,气体流量比过大和退火温度过高均不利于Cr_2AlC的形成。不同气体流量下沉积态涂层主要由Cr-C化合物、非晶或者纳米晶等组成,均没有发现Cr_2AlC相;涂层经750℃退火后不同气体流量比涂层均有一定量Cr_2AlC相形成;且Cr_2AlC相形成的温度范围随CH_4/Ar气体流量比增加而变窄。含Cr_2AlC MAX相涂层的硬度为10.6-17.6GPa,弹性模量为255.3-323.4GPa。

关键词：直流磁控溅射 Cr2AlC涂层高温退火力学性能相结构

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自组织分层金属掺杂类金刚石薄膜的研究进展

表面技术 2019年第11期48卷 23-35页

作者：崔丽孙丽丽郭鹏柯培玲汪爱英中国科学院宁波材料技术与工程研究所中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室浙江宁波315201 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

近年来,研究学者发现在沉积过程中,某些金属元素掺杂类金刚石薄膜时能够形成一种特殊的自组织分层纳米结构,这种纳米结构克服了人为调控多层薄膜的工艺复杂性及局限性,同时赋予了薄膜更加优异的性能。主要综述了国内外对金属掺杂类金刚... 详细信息

近年来,研究学者发现在沉积过程中,某些金属元素掺杂类金刚石薄膜时能够形成一种特殊的自组织分层纳米结构,这种纳米结构克服了人为调控多层薄膜的工艺复杂性及局限性,同时赋予了薄膜更加优异的性能。主要综述了国内外对金属掺杂类金刚石薄膜中自组织分层结构的影响因素、形成机理等方面的研究现状。详细阐述了金属类型及含量、沉积条件(脉冲频率、基体偏压、气流比、沉积温度、沉积时间)、沉积方法等参数对自组织分层结构的生成及富金属层厚、富碳层厚、层数等尺寸的作用规律。重点介绍了离子重排机理、金属催化机理、强离子辐照诱导机理和靶中毒机理四种自组织分层结构形成机理的特点,并探讨了目前研究工作中存在的一些不足,如自组织分层结构的形成机理尚不清晰。上述四种机理模型均具有一定的局限性,且如何设计工艺参数实现自组织分层结构的内在调控仍是一个科学难点。针对这些问题,提出了自组织分层结构碳基薄膜的未来研究方向。

关键词：金属掺杂类金刚石相分离自组织分层富金属层富碳层影响因素形成机理

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高透光氧化硅涂层的低温制备及微观结构调整

表面技术 2018年第8期47卷 51-57页

作者：张栋陈仁德智理柯培玲汪爱英中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋新材料与应用技术重点实验室浙江宁波315201 宁波中骏森驰汽车零部件股份有限公司浙江慈溪315300

目的提供一种在真空装饰领域能够广泛应用的具有防护、功能性的氧化硅涂层制备方法,为具体应用中涂层工艺参数的选择提供指导。方法采用PECVD技术,通过改变O2与HMDSO配比,低温制备具有不同微结构的氧化硅涂层。采用扫描电镜观察涂层的... 详细信息

目的提供一种在真空装饰领域能够广泛应用的具有防护、功能性的氧化硅涂层制备方法,为具体应用中涂层工艺参数的选择提供指导。方法采用PECVD技术,通过改变O2与HMDSO配比,低温制备具有不同微结构的氧化硅涂层。采用扫描电镜观察涂层的表截面微观形貌,采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱仪、激光共聚焦拉曼光谱仪分析涂层的微结构及成分,采用紫外分光光度计表征涂层透光性,采用纳米压痕仪表征涂层的力学性能,采用接触角仪表征涂层的表面润湿性。结果所制备的氧化硅涂层表面光滑,结构致密。随反应气体中O2配比的增加,涂层结构由Si O逐渐过渡为Si O2,并掺杂有少量非晶碳,其光学透过率增加,力学性能下降,亲水性增加。当碳含量最低时,涂层具有最优异的透光性及最好的亲水性,在全可见光波段范围内透过率接近100%,与水接触角为45.38°;当碳含量最高时,涂层具有最优异的力学性能,硬度为13.5 GPa,H/E为0.11。结论采用PECVD方法能够在低温下获得光学透明、具有一定硬度、表面易清洁的氧化硅涂层,通过气体控制能够对涂层微结构及性能进行调节,从而适用于不同需求的功能装饰。

关键词：氧化硅涂层功能装饰透光性力学性能

葛根素对糖尿病大鼠心功能及血清TNF-α水平的影响

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中国药理学通报 2011年第12期27卷 1700-1704页

作者：张一弛解砚英牟艳玲裴可灵山东省医学科学院药物研究所山东省罕少见病重点实验室山东济南250062

目的探讨葛根素(Pue)对糖尿病心肌病(DCM)大鼠心功能改变及血清中肿瘤坏死因子(TNF-α)水平的影响。方法 SD大鼠一次性腹腔注射链脲佐菌素(STZ)60 ***-1,8周后建立实验性糖尿病心肌损伤模型。随机分为DCM模型组、葛根素小剂量组(50 ***-... 详细信息

目的探讨葛根素(Pue)对糖尿病心肌病(DCM)大鼠心功能改变及血清中肿瘤坏死因子(TNF-α)水平的影响。方法 SD大鼠一次性腹腔注射链脲佐菌素(STZ)60 ***-1,8周后建立实验性糖尿病心肌损伤模型。随机分为DCM模型组、葛根素小剂量组(50 ***-1.d-1)和葛根素大剂量组(200 ***-1.d-1),每组10只。每天腹腔注射1次,连续用药8周后评价各组的体重(BW)、空腹血糖(BFS)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、乳酸脱氢酶(LDH)、谷草转氨酶(AST)、肌酸激酶(CK)、心肌型肌酸激酶同功酶(CK-MB)含量。小动物超声成像系统观测左心室舒张末期内径(LVIDd)、左心室收缩末期内径(LVIDs)、短轴缩短率(FS)及左心室射血分数(LVEF)的改变。酶联免疫吸附实验(ELISA)法测定TNF-α水平。结果与DCM模型组相比,①葛根素大剂量组体重明显升高(P<0.01),BFS、TC、TG及AST、LDH、CK、CK-MB均明显下降(P<0.01);②葛根素大剂量组LVIDd值及LVIDs值明显下降(P<0.01),FS值及LVEF值明显升高(P<0.01,P<0.05);③葛根素用药组TNF-α水平明显降低,以高剂量组最明显(P<0.01)。结论葛根素能明显改善糖尿病大鼠的心功能,其心肌保护作用可能与降低血中TNF-α水平有关。

关键词：葛根素糖尿病大鼠糖尿病心肌病心功能 TNF-α 血糖

金属催化非晶碳转化制备石墨烯方法的研究进展

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无机材料学报 2018年第6期33卷 587-595页

作者：李汉超刘盼盼孙丽丽柯培玲崔平汪爱英中国科学院宁波材料技术与工程研究所、中国科学院海洋新材料与应用技术重点实验室浙江省海洋材料与防护技术重点实验室宁波315201 上海科技大学物质科学与技术学院上海201210 中国科学院大学北京100049

石墨烯自2004年被首次发现以来,以其独特、优异的结构和特性引起了广泛关注。目前,石墨烯的制备已取得了众多进展,但在大尺寸、高质量、宏量石墨烯可控制备上仍存在挑战,对制备技术仍需要进行更广泛地探索。非晶碳与石墨烯互为碳的同素... 详细信息

石墨烯自2004年被首次发现以来,以其独特、优异的结构和特性引起了广泛关注。目前,石墨烯的制备已取得了众多进展,但在大尺寸、高质量、宏量石墨烯可控制备上仍存在挑战,对制备技术仍需要进行更广泛地探索。非晶碳与石墨烯互为碳的同素异形体,也可作为制备石墨烯的前驱体,近些年利用非晶碳制备石墨烯的新颖方法引起了研究学者的兴趣。本文系统论述了利用非晶碳作为固体碳源,通过金属催化制备大尺寸高质量石墨烯的技术优势,并着重从金属种类、退火温度、碳源及金属含量比例等方面对石墨烯生成质量的影响进行了阐述。最后,总结了该方法生长石墨烯的机理,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：非晶碳石墨烯固体碳源金属催化