大企業(yè)介質(zhì)阻擋放電聚合沉積氟碳有機納米晶的研究.pdf

1、等離子體具有利用電子、原子、離子、激發(fā)態(tài)分子等進行納米結(jié)構(gòu)組裝或刻蝕的特點,在納米技術(shù)一興起就起著重要作用。它是晶態(tài)納米結(jié)構(gòu)成型的一種方便、有效、低成本的方法,可通過氣固或氣-液-固過程成型加工,是獲得Si、Ru、Bi2S3、SiC、GaAs、GeTe等無機納米晶材料的常用方法,而利用此方法沉積有機納米晶卻少有報道。
　　 本文設(shè)計了一種特殊結(jié)構(gòu)的圓筒狀介質(zhì)阻擋放電裝置,用于氟碳化合物納米晶的聚合沉積。用此法,可在大氣壓下快速獲

2、得各種尺度的氟碳聚合物納米晶,并提供了一種聚合物納米晶結(jié)晶成型的新途徑。
　　 首先,為更好地調(diào)控氟碳等離子體聚合的放電參數(shù),對該反應(yīng)裝置的放電特性進行了測量和模擬研究。通過觀察電流-電壓放電曲線發(fā)現(xiàn)其在常壓下為絲狀放電,等離子體發(fā)射光譜儀測量了氬氣放電氣氛中的電子激發(fā)溫度在0.24～0.32eV范圍,采用電荷.電壓法測定電路中的視在功率為0.28～1.13kW。采用等離子體的粒子模擬方法(ParticleIn Cell),利用

3、XOOPIC軟件對大氣壓下同軸圓筒狀介質(zhì)阻擋放電(DBD-Dielectric Barrier Discharge)特性進行了模擬研究,再現(xiàn)了微放電通道的形成和發(fā)展過程,模擬結(jié)果表明微放電的壽命約為4ns,獲得了電子、離子、介質(zhì)表面電荷密度和電場強度隨空間和時間的分布,發(fā)現(xiàn)在高壓電極附近電子、離子和介質(zhì)表面電荷密度存在極值,與典型平板介質(zhì)阻擋放電相比,微放電中的電子密度、場強高出2～3個數(shù)量級,這有利于氟碳納米晶的快速聚合結(jié)晶成型。

4、r>　　 其次,利用掃描電鏡(SEM)觀察了不同條件下聚合物顆粒的物理形貌和尺寸分布,結(jié)果表明,玻片上沉積聚合膜含平均尺寸大約為100nm、長度在1～2.5μm的納米棒。把氣相中的顆粒直接引入極性溶劑無水乙醇中,由于無水乙醇降低了顆粒的比表面能,獲得的納米顆粒具有很好的單分散性,其平均粒徑約為150nm。
　　 最后,對氟碳聚合物沉積膜的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)分析表明,除了含有大量的氟碳成分外還摻入了氧和氫,聚合物中的氟碳比隨著功率增

5、加呈減小的趨勢。傅立葉紅外光譜(FTIR)顯示該聚合物具有聚四氟乙烯薄膜的特征峰,透射電鏡(TEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、選區(qū)電子衍射(SAED)與X射線電子衍射(XRD)的結(jié)果分析表明,所獲得的有機納米顆粒為六角晶系的多晶結(jié)構(gòu),薄膜所含的納米棒屬于立方晶系的單晶結(jié)構(gòu)。
　　 本文研究的大氣壓下介質(zhì)阻擋放電等離子體聚合獲得有機氟碳納米晶的方法簡單、迅速、成本低,可用于各種尺度的聚合物納米晶的研制,為有機納米晶粒通過自組