噴射電沉積法制備多孔金屬鎳機(jī)理、工藝及應(yīng)用研究.pdf

1、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(yīng)用前景,已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外功能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。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(duì)傳統(tǒng)多孔金屬制備方法在上述方面普遍存在工藝復(fù)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

2、孔金屬鎳。
　　 以孔隙結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用為目標(biāo),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(jìn)行,控制多孔金屬鎳塊的生長(zhǎng),并通過改變?cè)囼?yàn)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(zhǎng)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(zhǎng)的,加工過程在常溫、常壓下進(jìn)行,不需要其它輔助材料,工藝簡(jiǎn)單,成本較低,對(duì)豐富多孔金屬的制造工藝具

3、有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文的主要研究工作如下:
　　 1.進(jìn)行噴射電沉積多孔枝晶層的電化學(xué)行為機(jī)理研究。主要包括:噴射電沉積多孔金屬鎳的動(dòng)力學(xué)過程及其陰極極化的特點(diǎn),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(duì)噴射電沉積過程中噴射速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)進(jìn)行了理論分析,建立單股沖擊射流紊流流動(dòng)的基本數(shù)學(xué)模型。采用擴(kuò)散限制凝聚模型(DLA)對(duì)噴射電沉積過程的多孔枝晶組織的形狀和生長(zhǎng)過程

4、進(jìn)行了模擬研究,并進(jìn)行了驗(yàn)證性試驗(yàn)。
　　 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(yàn)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(duì)制備的多孔鎳的表面形貌、孔隙結(jié)構(gòu)、顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)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(xué)電容器電極,并對(duì)組裝的電容器性能特性進(jìn)行了表征,結(jié)果表明:電容器儲(chǔ)能方式主要以贗電容形式存在,單電極比