泡沫金納米孔結構的定量表征及演變研究.pdf

1、納米孔泡沫金具有獨特的物理、化學和力學性能，具有很大的應用潛力。泡沫金屬材料中孔和孔壁的結構決定著其性能，因此納米孔泡沫金孔結構的定量表征和可控制備及演化研究具有重要意義。 基于納米孔泡沫材料的特點，建立了掃描電鏡圖像分析測定孔結構參數(shù)的方法。對圖像放大倍率、圖像灰度閾值、背底校正和圖像過濾方法等進行了考察。建立了將孔壁分割為“納米顆粒串”，從而測定顆粒大小代表網狀孔壁的厚度的新方法。為了定量表征孔結構的大小和形狀，設定了孔直徑

2、、孔面積、孔率、孔密度、孔圓度、孔長寬比等孔大小和形狀參數(shù)，孔壁厚度、孔壁面積、單位面積內孔壁的面積比等孔壁參數(shù)。設計宏程序實現(xiàn)了多幅圖像的半自動化快速檢測，測定和計算的大小參數(shù)的相對標準偏差不大于4％，形狀參數(shù)的相對標準偏差不大于5％。 采用金銀合金自由腐蝕及電化學腐蝕法成功制備出孔徑10nm左右的納米孔泡沫金。在定量表征孔結構的基礎上，考察了電化學腐蝕時間，退火溫度及試劑處理對孔和孔壁的大小和形狀的影響。發(fā)現(xiàn)在電化學腐蝕23

3、5s之前孔徑大小、壁厚尺寸均逐漸增大，孔密度減少，235s之后孔徑大小、壁厚尺寸均逐漸減小，孔密度增大；整個電化學腐蝕過程中，孔率呈增大趨勢，孔壁面積和銀含量逐漸減少，電流呈先增大后減少的態(tài)勢。腐蝕過程中，金原子可能在界面應力的作用下進行遷移和重排等自組裝。 首次采用準原位的掃描電鏡觀察法，對孔徑為10nm左右的泡沫金，依次在150℃、300℃和450℃下進行退火研究。發(fā)現(xiàn)孔徑和壁厚隨溫度的升高而持續(xù)增大，孔率和孔密度逐漸減少，