材料制备方法 考点总结
高中化学有机合成材料总结知识点归纳

CH 2=CHC 6H 5合成材料一、合成高分子材料分类(结构)1、塑料【主要成分: 合成树脂及加工助剂】(1) 线型塑料(2) 体型塑料——酚醛塑料(网状)【单体:甲醛、苯酚】高压聚乙烯——低密度聚乙烯 相对分子质量低,有支链,熔点密度较低聚乙烯(PE)【单体: CH2=CH2】 低压聚乙烯——高密度聚乙烯相对分子质量高,支链极少甚至没有,熔点密度较高 △单键可旋转,聚乙烯具有一定弹性交联剂:二烯化合物(使高聚分子间发生交联,形成网状结构)酚醛树脂:用酚类(苯酚)与醛类(甲醛)在酸或碱的催化下相互缩合而成的高分子化合物。
①反应原理:酸性条件下,甲醛去氧,酚去邻对位的氢,生成线性酚醛树脂和水②酚醛树脂溶解性:线性酚醛树脂常温下为固体,缓慢溶于乙醇;加热时快速溶于乙醇 线性高分子容易软化,网状高分子受热后不能软化或熔融,也不溶于任何溶剂。
③在碱催化下,等物质的量的苯酚与甲醛(或过量的甲醛与苯酚)反应,生成羟甲基苯酚、二羟甲基苯酚、三羟甲基苯酚等,然后加热继续反应,就可以生成网状结构的酚醛树脂。
2、合成纤维3、合成橡胶+HCHOH +H +n(加成反应)聚乙烯醇,连有羟基,吸水性好①天然橡胶——聚异戊二烯 单体: 分类:特点:性能全面,易老化【注意】天然橡胶含有C=C ,易加成反应和易被氧化(老化)。
强氧化剂、卤素、有机物溶剂都易腐蚀橡胶(不用橡胶瓶塞)。
如:KMnO4溶液、浓HNO3、液溴、汽油、苯、四氯化碳等。
②合成橡胶 ○顺丁橡胶 A.顺式B.反式(顺)聚异戊二烯 三叶橡胶 (反)聚异戊二烯杜仲胶○丁苯橡胶SBR丁二烯和苯乙烯共聚而成的弹性体,合成丁苯橡胶1,3-丁二烯苯乙烯 ○硫化橡胶线性结构 网状结构加入硫化剂(硫磺)混炼硫化剂:打开化聚合物的碳碳双键,以—S —S —(硫硫键)将线性结构连接为网状结构二、功能高分子材料(引入特定官能团)1、高吸水性树脂①对天然吸水材料改性,在它们的高分子链上再接上强亲水性基团,提高其吸水能力 亲水性集团:-COOH 、-COONa 、-CHO 、-OH (极性化合物亲水) ②以带有强亲水性原子团的化合物作为单体,聚合得到亲水性高聚物C H 2C H C O O N a 一定条件C H 2C H O O N ann 聚丙烯酸钠 CH 2=CH-CH=CH 2 CH 2= CH肥皂【H3C—(CH2)n—COONa】皂化反应2、聚丙烯酸钠(尿不湿)3、高分子分离膜:(1)组成:高分子分离膜是用具有特殊分离功能的高分子材料制成的薄膜。
材料制备技术备复习总结

1、高温合成:在大容积里长时间保持数千度的高温,或通过脉冲技术产生极短时间的高温。
高温获得:最常用高温电阻炉。
2、低温:-150℃以下的温度。
低温的获得:常用气体绝热膨胀和相变制冷。
低温分离方法:①低温下的分级冷凝;②低温下的分级减压蒸发;③低温吸附分离;④低温分馏;⑤低温化学分离。
冷冻干燥法:属于低温合成,是合成金属氧化物、复合氧化物等精细陶瓷粉末的有效方法。
通常,把原料--可溶性盐,调制成所需浓度的水溶液,该水溶液经喷雾冷冻成微小液滴,经过加热使冰升华,得松散无水盐,煅烧,得到化合物陶瓷粉体。
3、高压合成:利用外加的高压力,是物质产生多型相转变或不同物质发生化合,从何得到新相、新化合物或新材料。
高压作为极端物理条件,能改变物质原子间距和原子壳层状态,常被用来作为原子间距调制、信息探针和替他特殊的应用手段。
4、化学转移反应进行方向:对于吸热反应,源区温度应大于沉积区温度,物质由源区向沉积区转移;放热反应,源区温度应小于沉积区温度,物质由源区向沉积区转移。
第二章1、先驱物法目的:解决高温固相反应法中产物的组成均匀性和反应物的传质扩散。
原理:通过准确的分子设计,合成出具体预期组分、结构和化学性质的先驱物,再在软环境下对先驱物进行处理,进而得到预期的材料。
关键:先驱物的分子设计与制备。
2、溶胶凝胶法定义:一种由金属有机化合物,金属无机化合物或他们的混合物经水解缩聚过程,逐渐胶化并进行相应的后处理,最终获得氧化物或其他化合物。
创新之处:能同时控制粉体的尺寸、形貌和表面结构,可用来制备单分散、无缺陷的粉体。
核心:溶胶凝胶法制备纳米材料是无粉加工路线。
特点:作为前驱体的纳米单元以连续的方式相互连接成很大的网状结构,从而可以不经过粉体阶段,直径形成纳米结构的氧化物骨架。
溶胶凝胶法过程:用所需的各液体化学品为原料,在液相下均匀混合,经水解、缩聚的化学反应,形成稳定的透明溶胶液体系。
溶胶经过陈化,胶粒间逐渐聚合,形成凝胶。
材料合成与制备期末考点

名词解释1溶胶:具有液体特征的胶体体系,是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,不停的进行布朗运动的体系。
2凝胶:具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网络骨架,骨架孔隙中充满液体或气体,凝胶中分散相含量极低。
3水热法:指在特制的密闭容反应器中,采用水溶液作为反应体系,通过将反应体系加热至临界温度,在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种方法。
4溶剂热法:在水热法的基础上发展起来的一种新型材料制备方法,将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒,采用类似水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成、易氧化、易水解或对水敏感的材料。
5阳极效应:指端电压急剧升高,电流则强烈下降,同时,电解质与电极之间呈现润湿不良现象,电极周围还出现细微火花放电的光圈。
6化学气相沉积:通过化学反应的方式,利用加热,等离子激励或光辐射等各种能源,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经过化学反应形成固态沉积物的技术。
7定向凝固:在凝固过程中采用强制手段,在凝固金属和凝固熔体中建立起特定方向的温度梯度,从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固,获得具有特定取向柱状晶的技术。
8潜伏期:固体反应物间的扩散及产物成核过程构成固相反应特有的潜伏期。
9热压烧结:指在对置于限定形状的石墨模具中的松散粉末或对粉末压坯加热的同时对其施加单轴压力的烧结过程。
10自蔓延合成:是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导来合成材料的一种技术,当反应物一旦被引燃,变会自动向尚未反应的区域传播,直至反应完成。
也称燃烧合成。
11等离子体:指电离程度较高,电离电荷相反,数量相等的气体,通常是由电子,离子,原子或自由基等粒子构成的集合体。
1溶胶-凝胶法制备过程:采用具有高化学活性的含材料成分的液体化合物为前驱体(通常是金属有机醇盐或无机化合物),在液相下将这些原料均匀混合,并进行一系列的水解,缩聚反应,通过抑制各种反应条件,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经过陈化,胶粒间缓慢聚合,形成了三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂。
材料工程制备整理(第二部分)

1材料制备工程复习纲领第二部分1.1玻璃及加工工艺○玻璃的基本特性:(1)强度:玻璃的强度取决于其化学组成、杂质含量及分布、制品的形状、表面状态和性质、加工方法等。
玻璃是一种脆性材料,其强度一般用抗压,抗张强度等来表示。
玻璃的抗张强度较低,由于玻璃的脆性和玻璃表面的瑚裂纹所引起的。
玻璃的抗压强度约为抗张强度的14—15倍。
(2)硬度:玻璃的硬度较大,硬度仅次子金刚石、炭化硅等材料,它比一般金属硬,不能用普通刀和锯进行切割;玻璃的硬度值在莫氏硬度5—7之间,可根据玻璃的硬度选择磨料、磨具和加工方法,如雕刻、抛光、研磨和切割等。
(3)光学性质:玻璃是一种高度透明的物质,具有一定的光学常数、光谱特性,具有吸收或透过紫外线和红外线、感光、光变色、光储存和显示等重要光学性能。
通常光线透过愈多,玻璃质雪越好。
由干玻璃品种较多,各种玻璃的性能也有很大的差别,如有的铅玻璃具有防辐射的特性。
一般通过改变玻璃的成分及工艺条件,可使玻璃的性能有很大的变化。
(4)电学性能:常温下玻璃是电的不良导体。
温度升高时,玻璃的导电性迅速提高,熔融状态时则变为良导体。
(5)热性质:玻璃的导热性很差,一般经受不了温度的急剧变化。
制品越厚,承受温度急剧变化的能力越差。
(6)化学稳定性:玻璃的化学性质较稳定。
大多数工业用玻璃都能抵抗除氢氟酸以外酸的展蚀.玻璃耐碱腐蚀性较差。
玻璃长期在大气和雨水的侵蚀下,表面光泽会失去,变得陶暗.尤其是一些光学玻璃仪器易受周围介质(如潮湿空气)等作用,表面形成白色斑点或雾膜,破坏玻璃的透光性,所以在使用和保存中应加以注意。
○玻璃的工艺特性:玻璃的成型工艺视制品的种类而异,但其过程基本上可分为配料、熔化和成型三个阶段,一般采用连续性的工艺过程:○玻璃的主要原料:(1)SiO 2:石英砂(硅砂)、砂岩、石英岩等。
(2)B 2O 3:硼砂、硼酸和含硼的矿物。
(3)Al 2O 3:长石、高岭土(粘土)、瓷土、蜡石、氧化铝、氢氧化铝和含铝的矿渣和含长石的尾矿。
材料合成与制备复习资料

1.升华法:将固体在高温区升华,蒸气在温度梯度的作用下向低温区输运结晶的一种生长晶体的方法。
(硫化物,卤化物,Cds,ZnS,CdI2,HgI2)2.在晶体生长过程中始终维持其过饱和度的途径有:(1)根据溶解度曲线,改变温度;(2)采取各种方法(如蒸发,电解等)减少溶剂,改变溶液成分;(3)通过化学反应来控制过饱和度。
化学反应的速度和晶体生长的速度差别很大,凝胶扩散使反应缓慢进行;(4)用亚稳相来控制过饱和度。
3.根据晶体的溶解度与温度的关系,溶液中生长晶体的方法:降温法,流动法(温差法),蒸发法,凝胶法。
4.降温法适用于溶解度和温度系数都较大的物质,并需要一定的为温度区间。
5.蒸发法生长晶体的基本原理是将溶剂不断蒸发减少,从而使溶液保持在过饱和状态,晶体便不断生长。
适用于溶解度较大而溶解度温度系数较小或为负值的物质。
6.晶体的水热生长法是一种在高温高压下的过饱和和水溶液中进行结晶的方法。
7.水热法的优点:(1)由于存在相变(α石英)可能形成玻璃体(由于高粘滞度而结晶很慢的那些硅酸盐);在熔点时,不稳定的结晶相可以用水热法生长;(2)可以用来生长在接近熔点时蒸汽压高的材料(ZnO)或要分解的材料(VO 2)等;(3)适用用要求比熔体生长的晶体有较高完美性的优质大晶体或在理想配比困难时,要更好的控制成分的材料生长;(4)生长出得晶体热应力小,宏观缺陷少,均匀性和纯度也较高。
8.水热法的缺点:(1)需要特殊的高压釜和安全保护措施;(2)需要适当大小的优质籽晶,虽然质量在以后的生长中能够得到改善;(3)整个生长过程不能观察,生长一定尺寸的晶体,时间较长。
9.正常凝固法的特点是在晶体开始生长时,全部材料处于熔融态(引入的籽晶除外)。
在生长过程中,材料体系有晶体和熔体两部分组成,并且是以晶体的长大和熔体的减少而告终。
10.正常凝固法:晶体提拉法,坩埚移动法,晶体泡生法,弧熔法。
11.提拉法改进技术:(1)晶体直径的自动控制技术—ADC技术—不仅使生长过程的控制实现了自动化,而且提高了晶体的质量和成品率;(2)液相封盖和高压单晶炉—LEC技术—生长那些具有较高蒸气压或高离解压的材料;(3)磁场提拉法—MCZ技术—在提拉法中加一磁场,可以使单晶中得氧含量和电阻率分布得到控制和趋于均匀(单晶硅的成功制取);(4)倒膜法—EFG技术—可以按照所需要的形状和尺寸来生长晶体,晶体的均匀性也得到了改善。
黑龙江省考研材料科学与工程常见材料制备方法总结

黑龙江省考研材料科学与工程常见材料制备方法总结一、导言材料制备是材料科学与工程领域的基础工作,对于研究新材料、改进材料性能和应用具有重要意义。
本文将对黑龙江省考研材料科学与工程中常见的材料制备方法进行总结。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常见的可控制备材料的方法。
它通过将溶胶(如金属盐、金属氧化物等)通过溶剂进行水解、聚合形成凝胶,再通过热处理或超声处理将凝胶转变为固体材料。
这种方法制备的材料具有较高的纯度和均匀度。
三、高温固相反应法高温固相反应法是在高温下将两个或多个原料通过固相反应生成新材料的方法。
该方法适用于制备多组元的化合物、合金及陶瓷材料。
通过严格控制反应温度和时间,可以实现材料的相变和晶体结构调控。
四、物理气相沉积法物理气相沉积法是指通过蒸发、溅射、激光等方式将原料物质沉积在基底上形成薄膜或纤维的方法。
其中包括磁控溅射、化学气相沉积、激光热解等多种方法。
物理气相沉积法制备的材料具有较高的纯度、均匀性和薄膜厚度可控性。
五、溅射法溅射法是将电子束束缚能足够大的固体物质蒸发成气态后,通过高频交流电离、充电、大气电离或者等离子体电离等工艺使其在高真空的低压力下,调节高电位的陶瓷靶上被加电轰击,使其离子活化后沉积于工件表面的工艺方法。
它在制备功能材料、光电材料、涂层材料等方面具有重要应用。
六、炭热法炭热法是通过将金属氧化物与还原剂(如石墨、活性炭等)在高温环境下反应生成金属的方法。
这种方法主要适用于制备金属纳米颗粒、碳基复合材料等。
通过控制反应温度和还原剂的比例,可以调控材料的形貌和性能。
七、溶液法溶液法是通过在溶剂中将溶质溶解或分散,然后经过结晶、凝胶、沉淀等过程得到固态材料的方法。
这种方法一般适用于无法直接通过熔融或高温反应来制备材料的情况,如生物材料、无机材料等。
八、内包体法内包体法是将物质A与物质B结合,通过牺牲性模板(如胶体微粒、油滴等)将物质B包裹在物质A中形成复合材料的方法。
这种方法能够有效地改善材料的导电性能、光学性能和机械稳定性。
材料合成与制备方法(金属篇) 复习总结

材料合成与制备方法(金属篇)第一章单晶材料的制备1.单晶体经常表现出电、磁、光、热等方面的优异性能,广泛用于现在工业的诸多领域。
2.固—固生长法即是结晶生长法。
其主要优点是,能在较低的温度下生长;生长晶体的形状是预先固定的。
缺点是难以控制成核以形成大晶粒。
3.结晶通常是放热过程的证明:对任何过程有△G=△H-T△S,在平衡态时△G=0,即△H=T△S。
这里△H是热焓的变化,△S是熵变,T是绝对温度。
由于在晶体生长过程中,产物的有序度要比反应物的有序度要高,所以△S<0,△H<0,故结晶通常是放热过程。
4.应变是自发过程,而退火是非自发过程的证明:对于未应变到应变过程,有△E1-2=W-q,这里W是应变给予材料的功,q是释放的热,且W>q。
△H1-2=△E1-2+△(pv),由于△(pv)很小,近似得△H1-2=△E1-2。
而△G1-2=△H1-2-T△S=W-q-T△S,在低温下T△S可忽略,故△G1-2=W-q>0。
因此使结晶产生应变不是一个自发过程,而退火是自发过程。
(在退火过程中提高温度只是为了提高速度)5.再结晶驱动力:经过=塑性变形后,材料承受了大量的应变,因而储存大量的应变能。
在产生应变时,发生的自由能变化近似等于做功减去释放的热量。
该热量通常就是应变退火再结晶的主要推动力。
应变退火再结晶推动力可以由下式给出:△=W-q+G S+△G0。
这里W是产生应变或加工时所做的功,q是作为热而释放的能量,G S是晶粒的表面自由能,△G0是试样中不同晶粒取向之间的自由能差。
6.晶粒长大的过程是:形核—焊接—并吞。
其推动力是储存在晶粒间界的过剩自由能的减少,因此晶界间的运动起着缩短晶界的作用,晶界能可以看做晶界之间的一种界面张力,而晶粒的并吞使这种张力减小。
7.若有一个晶粒很细微的强烈的织构包含着几个取向稍微不同的较大的晶体,则有利于二次再结晶。
再结晶的驱动力是由应变消除的大小差异和欲生长晶体的取向差异共同提供的。
物质制备的化学方法总结

物质制备的化学方法总结
物质的制备方法包括物质的分离提纯、合成、萃取、电解和加热等。
下面是常见的物质制备的化学方法总结:
1. 合成反应:化学合成反应是最常见的制备物质的方法之一。
通过控制反应条件,将原料中的各种元素或化合物进行反应,并得到目标物质。
2. 沉淀法:将含有目标物质的溶液与另一种反应物反应,产生难溶于溶液中的沉淀。
通过过滤、洗涤等步骤分离出沉淀物,得到目标物质。
3. 溶解结晶法:将固体物质溶解于适当的溶剂中,然后通过减少溶剂浓度或调节温度来诱导物质重新结晶。
通过过滤、洗涤等步骤分离出结晶物,得到目标物质。
4. 蒸馏法:适用于需要分离液体混合物的情况。
通过不同挥发度的物质在加热条件下汽化,再在冷凝条件下液化,从而获得目标物质。
5. 萃取法:适用于需要提取特定物质的情况。
通过物质在两个或多个不同溶剂之间的分配系数差异,将目标物质从混合物中提取出来。
6. 电解法:将电能转化为化学能,通过电解液使离子在电解质溶液中移动,从而反应生成目标物质。
7. 气相合成法:适用于气态物质的制备。
通过将气体反应物在适宜的温度和压力下,通过化学反应生成目标物质。
总之,物质制备的化学方法多种多样,具体方法的选择取决于目标物质的性质、制备要求以及经济和安全等方面的考虑。
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材料制备方法重点整理第1章单晶材料的制备1.单晶材料的四种制备方法①气相法生长单晶vapor phase ②溶液法生长单晶aqueous phase③熔体法生长单晶melt ④熔盐法生长单晶molten flux2. 气相法生长单晶①升华Sublimation- Condensation:将固体沿着温度梯度通过,晶体在管子的冷端从气相中生长的方法。
【常压升华(约1atm):As、P、CdS 减压升华(<1atm): ZnS、CdI2、HgI2】②蒸气运输法Vapor transport growth:在一定的环境相下,利用载气来帮助源的挥发和输运,从而促进晶体生长的方法。
(常用载气:卤素W+3Cl2→WCl6)③气相反应法Vapor reaction growth:各反应物直接进行气相反应从而生成晶体的方法。
例:GaCl3+AsCl3+H2→3GaAs + 6HCl3. 溶液法生长单晶①溶液蒸发法:通过溶剂挥发的手段促进晶体析出②溶液降温法:在较高温度下制备出饱和溶液,利用溶解度随着温度下降而降低的原理,促进晶体析出③水热法:在高温高压下的过饱和水溶液中生长单晶的方法。
主要装置为:高压釜。
例子:水晶,刚玉,方解石,氧化锌以及一系列的硅酸盐,钨酸盐和石榴石等。
④温差水热法:高压釜内部因上下部分的温差产生对流,将高温的饱和溶液带至籽晶区形成过饱和溶液而结晶。
冷却析出部分溶质的溶液又流向高温区,溶解原料。
循环往复至单晶生长完成。
(图见右)4. 熔体法生长单晶①提拉法Czochralski method(会画示意图)提拉法是将构成晶体的原料放在坩埚中加热熔化,在熔体表面接籽晶提拉熔体,在受控条件下,使籽晶和熔体在交界面上不断进行原子或分子的重新排列,随降温逐渐凝固而生长出单晶体。
提拉法的生长工艺首先将待生长的晶体的原料放在耐高温的坩埚中加热熔化,调整炉内温度场,使熔体上部处于过冷状态;然后在籽晶杆上安放一粒籽晶,让籽晶接触熔体表面,待籽晶表面稍熔后,提拉并转动籽晶杆,使熔体处于过冷状态而结晶于籽晶上,在不断提拉和旋转过程中,生长出圆柱状晶体。
优点:1)可以直接观察晶体的生长情况,为控制晶体外形提供了有利条件。
2)晶体在熔体的自由表面处生长,不与坩埚接触,能够显著减小晶体的应力,并防止坩埚壁上的寄生成核。
3)使用定向籽晶或得特定取向的单晶体,降低位错密度,提高晶体的完整性。
缺点:1)一般要用坩埚做容器,导致熔体有不同程度的污染。
2)当熔体中更含有易挥发物时,则存在控制组分的困难。
②坩埚法Bridgeman method(会画示意图)熔体在坩埚中逐渐冷却而生长单晶,坩埚可以垂直或水平放置。
制备过程为,在一定的温度梯度场中移动坩埚,或者坩埚固定,移动加热炉或者降温。
优点:设备相对简单,生长很大直径单晶,形状可通过设计坩埚来限制,可以在封闭体系中进行,防止挥发性物质挥发。
缺点:不易观察,生长时有来自于坩埚的压力。
③区熔法(Zone melting method)1)水平区熔法:与水平B-S方法类似,但熔区被限制在一个很小的狭窄范围内,绝大多数材料处于固态。
特点:提纯加单晶生长浮区法:多晶原料棒竖直放置,原料棒中有一小片熔化区域,靠表面张力维系,熔区不断下移,完成单晶生长。
特点:无坩埚技术④熔盐法生长:单晶在助熔剂辅助下形成高温溶液,并从熔融状态下生长单晶的方法,原理与溶液法类似。
倒转法:坩埚倾斜法:第2章薄膜材料的制备1. 薄膜材料的四种制备方法①物理气相沉积Physical vapor deposition ②化学气相沉积Chemical vapor deposition③化学溶液镀膜法④外延制膜法2. 薄膜形成机理①核生长型:到达衬底的沉积原子首先凝聚成核,后续原子不断聚集在核附近,使核沿3维方向上不断长大形成岛。
周围的岛不断扩大形成连续薄膜。
(衬底与薄膜晶格不相匹配时出现)②层生长型:沉积原子在衬底表面以单原子层的形式覆盖衬底,然后在三维方向上覆盖第二层,第三层。
(衬底与薄膜晶格相匹配时出现)。
③层核生长型:前两者的混合3. 物理气相沉积Physical vapor deposition (PVD)①真空蒸镀法:将沉积室抽真空,利用蒸发源对沉积材料进行加热,蒸发并沉积于基片上蒸发源类型Heating methods:1)电阻丝Resistance heating2)电子束Electron beam heating 3)射频感应High frequency heating②溅射沉积Sputtering deposition当高能粒子(通常是电场加速的正离子)冲击固体表面时,固体表面的原子,分子与这些高能粒子交换能量,从而由固体表面飞溅出来,最终在衬底上沉积成膜。
1)磁控溅射Magnetron sputtering:阴极靶附近建立一环状磁场,提高溅射效率和控制二次电子运动,靶材的利用率不高2)离子束溅射:采用单独的离子源来轰击靶材的镀膜方法,真空度比磁控溅射高,膜质量高,膜生长速度慢,不适合大面积工作③离子镀法:镀膜时,采用带能离子轰击衬底表面和膜层的镀膜技术。
目的:改善膜层的性能和质量。
特点:在较低温度下镀膜并且膜层附着性良好。
4. 化学气相沉积Chemical Vapor Deposition(CVD)基本原理:在一个加热的衬底表面上,通过一种或几种元素或化合物产生的化学反应,从而形成不挥发的固态膜层的过程。
(过程:扩散吸附反应沉积解吸扩散)前提条件:1)前驱体有高蒸汽压2)副产物易挥发3)基板和产物有低蒸汽压分类:1)普通CVD 2)等离子化学气相沉积(PECVD)3)光化学气相沉积(PCVD)借助于光能使反应气体分子分解,而不电离的技术。
几种化学气相沉积法反应类型:1)热分解反应 2)氢还原反应 3)氧化反应 4)金属还原反应 5)渗碳反应 6)氮化反应 优缺点:(PVD 正好与之相反)优点:1)基板可以是复杂3-D 结构 2)反应设备对真空度要求不高缺点:1)衬底高温不稳定 2)有毒前驱体与副产物5.化学溶液镀膜 Solution Plating①化学镀 Electroless plating :利用还原剂从所镀物质的溶液中以化学还原作用,在镀件的固液两相界面上析出和沉积得到镀层的技术。
还原剂 reducing agent 自催化 auto-catalytic②浸镀 Immersion plating1)无需外加还原剂 No reducing agent2)膜质地疏松 Low quality 3)络合剂改性 Improved with ligands③水解镀膜 Hydrolysis plating过程:氧化物膜胶体膜镀液无机盐脱水水解有机溶剂−−→−−−→−−−−→− ④阳极氧化镀膜 Anodic oxidation特点:1)基板是阳极 2)石墨或相应的金属是阴极 3)直流电 4)氧化物镀层在基板外 ⑤电镀 Electroplating特点:1)基板是阴极 2)原料是阳极 3)直流电 4)络合物改性薄膜性质6.外延法镀膜(Epitaxy )在单晶衬底(基片)上生长一层有一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层同质外延 homoepitaxy 异质外延 Heteroepitaxy外延技术分类:1)液相外延 2)气相外延(化学气相沉积的特殊形式)3)分子束外延MBE (真空蒸镀沉积的特殊形式)第3章 非晶态材料的制备1. 非晶态材料的特征a) 在近邻和次近邻原子间的键合具有一定的规律性,短程有序。
b) 衍射花样中只呈现较宽的晕和弥散的环,无衍射斑点,电镜看不到晶粒,晶界晶格缺陷。
c) 温度升高时,在某个很窄的温度区域发生结构相变,即非晶态是一种亚稳态结构。
2. 非晶态材料的制备原理:有足够快的冷却速率并冷却到材料的再结晶温度以下。
两大技术关键:1)形成原子或分子混乱排列的状态。
2)将这种热力学亚稳态在一定的温度范围内保存下来。
3.非晶态材料的制备方法:1)粉末冶金法 2) 气相直接凝聚法 3)液体急冷法第4章 陶瓷材料的制备1.陶瓷制备的三个阶段:坯料Green ceramics → 成型Shaping and forming → 烧结Sintering2. 坯料的质量要求:1)坯料的成分应和配方一致 2)各组分混合均匀 3)颗粒度符合要求4)致密化 5)对于可塑性强的粘土原料,预烧必不可少3. 成型技术①可塑法(plastic forming ):加入水分或塑化剂,将坯料混合,制成有塑性的料团。
②注浆法 (casting ):将浆料注入具有吸水性能的模具而得到坯体的成型方法。
③压制法(compaction ):将含有少量水分和添加剂的粉料在金属模具中用较高的压力压制成型的工艺4. 烧结技术烧结是指在高温下发生一系列的物理和化学反应,形成预期的矿物组成的显微结构,通过物质传递变成致密的具有一定强度和固定外形的陶瓷。
分类:1)固相烧结2)液相烧结第5章复合材料的制备1.成型工艺①接触低压成型工艺②拉挤成型工艺③模压成型工艺④缠绕成型工艺⑤铺放成型工艺⑥RTM成型工艺。