第四节 离子注入表面改性技术 -
表面改性技术在材料工程中的应用
表面改性技术在材料工程中的应用引言：材料工程领域一直以来都是科技创新的重要方向之一。
随着科技的不断进步，表面改性技术在材料工程中的应用变得越来越重要。
本文将探讨表面改性技术在材料工程中的应用，着重介绍几种常见的技术及其优势。
一、离子注入技术离子注入技术是利用离子束在材料表面形成离子浸没层的一种方法。
其优点在于可以提高材料表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。
例如，将Ti离子注入到钢材表面，可以形成具有高硬度的氮化钛层，从而增强钢材的使用寿命和负载能力。
二、溅射沉积技术溅射沉积技术利用高能粒子轰击材料表面，将目标材料溅射到待涂层表面，形成一层致密且具有优异性能的涂层。
这种技术广泛应用于涂层材料的开发和材料表面改性。
例如，利用溅射沉积技术可以制备耐磨、耐高温的涂层，提高材料的使用寿命。
三、纳米复合涂层技术纳米复合涂层技术是将纳米粒子掺入涂料中，通过涂覆在材料表面来改善其性能的一种技术。
纳米粒子的加入可以增加涂层的硬度和抗划伤性能。
另外，纳米粒子能够填充表面微孔，提高材料的密度和抗腐蚀性能。
这种技术被广泛应用于电子、汽车、航空航天等领域。
四、化学镀膜技术化学镀膜技术是通过在材料表面进行化学反应，使得金属或合金形成致密的保护膜。
这种技术被广泛应用于金属的防腐和抗磨损的表面处理。
例如，使用化学镀膜技术可以在金属表面形成锌镀层，提高金属的耐腐蚀性。
五、等离子表面改性技术等离子表面改性技术是利用等离子体体系，通过等离子物种在材料表面的沉积、注入和转移，实现材料表面性能的改善。
这种技术可以提高材料的表面粗糙度、耐磨性、抗腐蚀性以及降低表面能。
例如，等离子喷涂技术可以通过喷涂等离子物种，形成致密的涂层，提高材料的抗磨损性能。
结论：表面改性技术在材料工程中扮演着重要角色。
离子注入技术、溅射沉积技术、纳米复合涂层技术、化学镀膜技术以及等离子表面改性技术等都为材料表面提供了多种改善方法。
这些技术的应用不仅可以提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，还可以增加材料的使用寿命和提高生产效率。
离子注入技术在材料改性中的应用
离子注入技术在材料改性中的应用离子注入技术是一种利用高速离子束对材料表面进行改性的加工工艺。
它通过将离子束注入材料表面，改变其化学、物理、电学性质，从而提高材料的性能。
离子注入技术可以用于改性半导体材料、金属材料、陶瓷材料、高分子材料等各种类型的材料，是一种非常高效的材料改性工艺。
1.离子注入技术原理离子注入技术的原理是利用高速离子束撞击材料表面，使其表面产生离子束注入区域。
依据离子注入的深度和离子注入的种类，可以改变材料的化学成分、晶体结构、微观形貌等多个方面。
离子注入的深度主要由离子能量、离子种类和材料类型等因素决定。
离子能量越高，得到的注入深度就越深。
离子种类不同，在注入深度和注入量等方面也会不同。
不同种类的材料对离子注入的反应也不同，其注入深度和注入量会对材料的性质产生影响。
因此，在进行离子注入的时候，需要权衡不同因素，选择合适的参数进行加工。
2.离子注入技术应用离子注入技术的应用非常广泛，可以在多个领域进行应用。
1）半导体材料改性：离子注入技术可以用来改性半导体材料，通过注入不同种类的离子，可以形成不同的掺杂层结构，从而改变半导体材料的电学性能。
例如，通过注入硼离子可以改变硅晶片的导电性能，使其成为 p 型半导体材料，提高其电子流速度；通过注入磷离子可以制备出 n 型半导体材料等，从而实现半导体材料的性能调控。
2）金属材料改性：离子注入技术也可以应用在金属材料改性上，例如，使用氮离子注入来增加钛材料的硬度、耐磨性和耐蚀性；使用碳离子注入来提高铝材料的疲劳强度、耐磨性和耐蚀性等。
3）陶瓷材料改性：离子注入技术可以用来改性陶瓷材料，通过注入不同种类的离子和控制注入深度，可以改变陶瓷材料的物理和化学性质，例如，使用氮离子注入来改善氮化硅陶瓷材料的力学性能和抗氧化性能等。
4）高分子材料改性：离子注入技术可以用来改性高分子材料，例如，使用氮离子注入来改善聚四氟乙烯的表面润湿性和降低表面摩擦系数；使用氧离子注入来产生羟基和羧基等官能团，从而提高高分子材料的光学路径和化学反应能力。
离子注入表面改性技术
离子注入表面改性技术
佚名
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】1997(000)002
【摘要】离子注入表面改性技术该技术包括两部分内容：１．成都发动机公司将原子核物理中的辐照技术应用于材料科学，对材料表面实施改性·从而达到提高材料（零件）表面耐磨、抗蚀等工业实用性能的目的。
该技术包括离子注入工艺和多功能离子注入系统，其功能包括气体离子的直接注...
【总页数】1页(P16-16)
【正文语种】中文
【中图分类】G201
【相关文献】
1.镁合金离子注入表面改性技术研究进展 [J], 陶学伟;王章忠;巴志新;孔时潇;胡期翔
2.略论离子注入表面改性技术的进展 [J], 王桂棠
3.离子注入表面改性技术在钛合金中的研究进展 [J], 李孟宇;杨振;徐耀东;常江;崔振鹏
4.离子注入表面改性技术 [J], 王宜荣
5.离子注入结构陶瓷表面改性技术的研究现状 [J], 崔琳
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表面改性的离子束技术知识
目
CONTENCT
录
• 离子束技术概述 • 表面改性技术 • 离子束表面改性技术 • 离子束表面改性技术的应用 • 未来展望
01
离子束技术概述
离子束技术的定义
离子束技术是一种利用离子束对材料表面进行改性的技术，通过 离子束对材料表面的撞击和注入，实现材料表面的物理、化学和 机械性能的改变。
应用机遇
随着科技的不断进步，对高性能材料的需求日益增长，离子束表面改性技术在提高材料性能、延长使用寿命等方 面具有显著优势，具有广阔的市场前景。
离子束表面改性技术的未来研究方向Βιβλιοθήκη 010203
04
深入研究离子束与材料表面的 相互作用机制，提高对表面改 性过程的控制能力。
深入研究离子束与材料表面的 相互作用机制，提高对表面改 性过程的控制能力。
详细描述
离子束技术通过将高能离子注入材料表面，诱导表面形成硬化层 和增强相，从而提高材料的硬度和耐磨损性能。这种改性方法在 金属、陶瓷和复合材料等领域得到广泛应用。
提高材料表面的耐腐蚀性
总结词
离子束表面改性技术通过改变材料表面的化学成分和结构，有效提高其耐腐蚀 性能，延长使用寿命。
详细描述
离子束技术可以改变材料表面的元素组成和微观结构，形成具有优异耐腐蚀性 能的表面层。这种改性方法在海洋工程、石油化工和汽车制造等领域具有广阔 的应用前景。
总结词
离子束表面改性技术能够优化材料表面 的光学性能，提高反射、吸收或散射等 特性。
VS
详细描述
离子束技术可以通过精细调控表面成分和 微观结构，实现对材料表面光学性能的优 化。这种改性方法在光学仪器、光电器件 和装饰行业等领域具有广泛的应用价值。
离子注入与小孔表面改性强化技术
谢谢观看！
激光冲击强化技术以激光为加工工具，具有易控制、 非接触、无污染和强化效果显著等特点，是不同于以 上四种技术的一种较新技术。 激光冲击强化处理能在材料表层引入较深的残余应 力（大概1~2mm深），而从激光强化处理对紧固孔、 单排止裂孔和三排止裂孔影响的研究中可见，激光冲 击处理能不同程度地提高这三种结构的裂纹萌生寿命 和疲劳寿命
2.在孔表面产生预张力，以降低局部疲劳危 险点承受载荷的应力幅值
所有干涉连接强化技术（螺接或铆接、直接或间接 干涉），通过这种机制实现紧固孔寿命增益。
二.紧固孔表面强化技术方法 1.冷挤压强化技术 最初的冷挤压工艺是用芯棒挤压孔壁， 锥形芯棒在强行地由工件中被拉出时， 除造成孔的径向膨胀外，还使孔内材料 沿轴向流动，在孔端的零件表面上形成 材料堆积。其工艺流程图如图6-9
若要推迟紧固孔疲劳裂纹的产生, 提高疲劳寿命，应使紧固孔实际载 荷的平均应力减小，或者降低交变 载荷的幅值.
1.在孔表面产生压缩残余应力层，以降低局部 疲劳危险点承受载荷的平均应力
冷挤压，滚压，机械碰丸和激光冲压强化四种孔强 化技术都是通过这种机制实现紧固孔寿命增益。当该 结构孔受到外界交变载荷作用时，孔周围的残余应力 将抵消部分拉应力，使实际承受的交变载荷的最大值 降低（幅值A不变），见图6-7，从而提高该结构的疲 劳寿命。
3.滚压
根据滚压工具滚压元件的形状不同，可以将普通滚 压分为滚珠式、滚轮式、滚柱式等。 滚压加工作为 一种无切削的表面精密加工方式，具有下列优点： （1） 内孔滚压加工的尺寸范围较大，加工直 径为2~500mm，可加工浅孔和深孔 （2）滚压的表面强化效果显著，能达到甚至 超过喷丸强化的效果。
4.机械喷丸
第六节
小孔表面改性强化技术
离子注入高分子材料表面改性
3.力学性能 力学性能
由表中数据可以看出, 由表中数据可以看出, 经过高能离子注 入的材料, 硬度都得到了不同程度的提高。 入的材料, 硬度都得到了不同程度的提高。 在对这些改性后的材料用GPC (凝胶色谱 凝胶色谱) 在对这些改性后的材料用GPC (凝胶色谱)进 行分析后, 行分析后, 均发现交联的大分子在结构中占 很大的比例, 很大的比例, 所以交联网状结构对材料的硬 度起着决定性的作用。但是, 度起着决定性的作用。但是, 至今交联密度 与硬度间的关系尚未建立, 与硬度间的关系尚未建立, 这将成为未来研 究的热点。 究的热点。
离子注入的原理
离子注入对高分子材料的改性是通过离 子注入使材料的结晶、 子注入使材料的结晶、组分以及分子空间位 置的变化来实现的。 置的变化来实现的。 用能量为100keV 100keV量级的离子束入射到材 用能量为100keV量级的离子束入射到材 料中去， 料中去，离子束与材料中的原子或分子将发 生一系列物理的和化学的相互作用， 生一系列物理的和化学的相互作用，入射离 子逐渐损失能量，最后停留在材料中， 子逐渐损失能量，最后停留在材料中，并引 起材料表面成分、结构和性能发生变化， 起材料表面成分、结构和性能发生变化，从 而优化材料表面性能，或获得某些新的优异 而优化材料表面性能， 性能。 性能。
离子注入
我们设想在真空中有一束离子束射向一块固体 我们设想在真空中有一束离子束射向一块固体 真空 材料时会发生哪些现象呢？ 材料时会发生哪些现象呢？离子束把固体材料的原 子或分子撞出固体材料表面，这个现象叫做溅射； 子或分子撞出固体材料表面，这个现象叫做溅射； 而当离子束射到固体材料时， 而当离子束射到固体材料时，从固体材料表面弹了 回来，或者穿出固体材料而去， 回来，或者穿出固体材料而去，这些现象叫做散射 另外有一种现象是，离子束射到固体材料以后， 另外有一种现象是，离子束射到固体材料以后， 受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低下来， 受到固体材料的抵抗而速度慢慢减低下来，并最终 停留在固体材料中，这一现象就叫做离子注入。 停留在固体材料中，这一现象就叫做离子注入。 离子注入
离子注入金属表面改性技术
摘要本文综述了金属表面改性离子注入法的机理、特点和应用。
并介绍了等离子体浸没式离子注入（PIII）方法，及其相对于传统方法的特点。
Abstract Mechanism, characteristics and application of ion implantation for surface modification of metals are reviewed in this paper. Besides, a promising ion implantation technique—plasma immersion ion implantation(PIII)—is introduced. Especially, its advantages, relative to conventional techniques, are discussed.关键词金属表面改性离子注入等离子体浸没式离子注入Keywords surface modification of metal, plasma immersion ion implantation(PIII), ion implantation前言金属材料的表面性能在生产中起到至关重要的作用，特别是有的工作环境要求材料高负荷、高转速、高寿命、耐高温、低损耗。
离子注入技术应运而生。
近几十年来，离子注入在金属和半导体材料的研究、应用发展迅速，并在向绝缘材料和聚合物领域扩展。
注人原子原则上可以是元素周期表中的任何元素；被注人基体原则上可以是任何材料；离子注人将引起金属表层的成分和结构的变化以及原子环境和电子组态等微观状态的扰动，因此导致金属各种物理、化学、机械性能的变化。
得到理想的材料表面性能。
离子注入金属表面改性的机理高速离子注入金属后，与金属中的原子、电子发生碰撞。
如果晶格原子从碰撞中获得足够的能量，则被撞击原子将越过势垒而离开晶格位置进入原子间隙成为间隙原子；如果反冲原子获得的反冲能量远远超过移位阀功，它会继续与晶格原子碰撞，产生新的反冲原子，发生“级联碰撞”。
离子注入技术在材料表面改性中的应用及研究进展
离子注入技术在材料表面改性中的应用及研究进展作者：任洪涛来源：《科学导报·学术》2020年第24期摘要：离子注入技术是在固体中引入掺杂剂离子的一种材料改性方法，它能有效改善材料的表面性能。
本文分析了离子注入技术在材料表面改性中的应用及发展趋势。
关键词：离子注入;表面改性;发展趋势离子注入技术是通过加高电压将工件（金属、合金、陶瓷等）放入离子注入机的真空靶室中，将所需元素的离子注入工件表面的过程。
离子注入后，在材料表层增加注入元素及辐照损伤，以使材料的物理化学性能发生显著变化。
一、离子注入技术的应用1、离子注入金属材料。
带MEVVA（金属蒸汽真空弧）源的金属离子注入机的出现，克服了金属熔点高，难以气化及难获得强金属离子束流的缺陷，它不仅能提供Ti、V、Ni等多种离子束，还能通过采用化合物与合金弧光放电阴极材料产生各种高能量复合离子束，使金属离子注入深度超过离子射程所能达到的深度。
因此，高能金属离子注入材料表面后将通过替位原子固溶强化、位错强化、替位原子与间隙原子对强化、细晶强化、辐射相变强化、结构差异强化、溅射强化和自润滑机理提高材料的表面耐磨性。
有学者使用MEVVA离子源注入机把102 keV的Co、Ti离子在不同剂量下分别注入H13钢表面的研究表明，金属离子注入能使钢表面硬度提高15%～50%。
基底抗磨特性明显改善。
在较高注入剂量下，钢表面摩擦系数下降65%，磨损率降低50%。
韧性与弹性提高，使其具有良好的自修复能力。
同时，把Ti、Mo、Co和V离子在相同参数下分别注入钻头表面，发现几种金属离子注入均使钻头表面硬度显著提高，红硬性与钻削效率更好。
其中，V离子注入效果最明显，在较低注入量下就可明显延长钻头使用寿命，提高生产效率。
此外，在Zr+、V+注入Al，其表层形成DO23-A13Zr、L12-A12Zr、A110V和Al3V等化合物，使Al表面硬度和彈性模量明显提高，抗磨性变好。
Sb在Al中溶解度小于0.1at%，在很低注入剂量时就能吸出A1Sb第二相，提高材料的耐磨性与抗氧化性。
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•2016/3/28
4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用
微观硬度依赖于注入剂量，剂量增加，微观硬度增加。剂量为 1×1016 ion/cm2时，产生最大微观硬度增加，微观硬度的增加 没有出现饱和效应。 这三种聚合物耐磨性非常不同，PC随注入剂量增加耐磨性有较 大的减小，对PE-HD耐磨性急剧减小，对PMMA，离子注入后耐磨 性增加。Ochsner还发现，材料性质的变化和注入离子的种类无 关。 LEE等用5MeV,2.5MeV,0.5MeV的金属和非金属元素B,N,C,Si和Fe 单独或同时（同时指用二重或三重离子束）注入Kapton H、 Teflon PFA、Tefzel和Mylar。发现注入表面在表面光洁度、硬 度、耐磨损方面出现显著的改善。 特别用B,N,C三重离子束注入比没注入的硬度大30多倍，比不锈 钢大3倍多。表面光洁度、硬度和耐磨损改进程度依赖于聚合物 的种类和注入离子种类及离子是单独注入还是同时注入。
电子阻止本领
dE S e E dx e
•电子阻止本领和注入离子 的能量的平方根成正比。
Se E Cvion ke E1/ 2 ke 0.2 1015 eV1/ 2 cm 2
离子 速度
4.2 离子注入原理
离子注入对高分子材料的改性，是 通过离子注入使材料的结晶、组分 以及分子空间位置，是一种采用物 理方法来达到化学目的的手段。它 可以进行任意元素的掺杂，且注入 离子的能量和剂量也可以任意选择， 不受化学方法中某些条件的限制。 因此，离子注入能迅速改变材料的 组分和性能，导致材料的化学和物 理性能的改变。
4.2 离子注入原理
3、高分子材料受离子轰击，碳氮、碳氢及 碳氧键被打断，表现出新的化学键形成和 大分子构成元素的变化。 4、离子注入不只产生断键和交联，而且产 生导致新化学键形成的微合金。
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4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用
离子注入是一种利用物理方法控制分子聚集状态进行表面改 性的有效手段，通过离子注入高分子材料，不仅能提高材料 表面机械性能，而且可以改善高分子材料的导电性能、光学 特性和磁学性能等。 （1）离子注入提高表面硬度，增强抗磨损性能 离子注入引起聚合物断链、交联，产生自由基和挥发性物质， 最后出现一个富碳层，聚合物化学配比和结构的变化，也引 起了聚合物表面力学性能的变化。Ochsner等人用50keV， 100keV和200keV的B，N，Cr离子注入PMMA（聚甲基丙烯酸甲 脂）、PE-HD（高密度聚乙烯），PC（聚碳酸脂），发现注 入能量增加，富碳层加强，致密化加强。PC、PE-HD和PMMA 在离子注入后微观硬度都得到了加强。
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4.2 离子注入原理
1963年，Lindhard, Scharff and Schiott首先确立 了注入离子在靶内分布理论，简称 LSS理论。 LSS理论——对在非晶靶中注入离子的射程分布的研究
该理论认为，注入离子在靶内的能量损失分为两个 彼此独立的过程 (1) 核碰撞（nuclear stopping） (2) 电子碰撞（electronic stopping） 阻止本领（stopping power）：材料中注入离子 的能量损失大小。
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4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用
该法制作折射率缓变膜有生产量高和价格低 的潜力（比蒸发无机膜MgF2，TiO2，SiO2便宜， 且反射率远比无机膜低）。 Koon等人用25keV铁离子注入高度取向的热解 石墨、聚乙烯（PE）和聚偏二氟乙烯 （PVF2），剂量范围1016～1017 ion/cm2，然 后测量磁学性质，发现低剂量注入的样品为 顺磁性的，高剂量的注入样品（1017 ion/cm2） 为样品铁磁性的。
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4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用
吴瑜光通过Cu和Ni离子注入聚酯薄膜极大降低了聚 酯膜的电阻率，而且注入表面紫外线和红外线吸收 特性明显增强。 孙建平等人采用能量为 10-35 keV，剂量为 3.0×1015～4．8×1017ions／cm2的 N+对聚(2，5-二 丁氧基)对苯乙炔（PDBOPV）进行离子注入改性， PDBOPV薄膜的电导率随注入离子能量和剂量的增加 而提高。 刘松的研究表明，经 N +注入的有机高分子材料 PMMA和 PE表面电导率得到明显提高，并且通过选择 合适的剂量可以控制其电导率的大小。
第四节 离子注入表面改性技术
4.1 离子注入的特点 4.2 离子注入的原理 4.3 离子注入在高分子材料表面改性的应用
2016/3/28
4.1离子注入的特点
什么是离子注入
离子注入就是将工件放在离子注入机的真空靶室中，在几十至几百千伏下， 把所需元素离子注入工作表面，形成一层在组织和结构上都不同于底材注入层， 从而改善材料性能
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4.1离子注入的特点
离子注入过程是一个非平衡过程，高能离子进入 靶后不断与原子核及其核外电子碰撞，逐步损失 能量，最后停下来。停下来的位置是随机的，大 部分不在晶格上，因而没有电活性。
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4.1离子注入的特点 Disadvantages
设备一次性投资大、设备相对复杂、相对昂贵（尤其 是超低能量离子注入机） 注入时间长、注入深度浅，不适合复杂形态结构改性 如会产生缺陷，甚至非晶化，必须经高温退火加以改 进 有不安全因素，如高压
dE Sn E dx n
电子碰撞
电子碰撞指的是注入离 子与靶内白由电子以及 束缚电子之间的碰撞。 注入离子和靶原子周围 电子云通过库仑作用， 使离子和电子碰撞失去 能量，而束缚电子被激 发或电离，自由电子发 生移动。 瞬时地形成电子-空穴对。
2016/3/28
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4.2 离子注入原理
离子注入对材料结构的影响 1、大分子链被打断成为活性自由基，自由基 之间相互结合生成三维网状交联结构。随着电 子阻止能量损失的增加，高分子材料的交联度 也相应增加，从而引起高分子材料力学性能的 变化。这种力学性能的改变程度依赖于离子注 入的种类、离子注入能量以及注入的方式。 2、在离子注入过程中，离子能量传递给晶格， 并促使高分子材料表面发生剧烈的结构变化。
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4.2 离子注入原理
核碰撞：能量为E的一个注入离子与靶原子核 碰撞，离子能量转移到原子核上，结果将使离 子改变运动方向，而靶原子核可能离开原位， 成为间隙原子核，或只是能量增加。 电子碰撞：指的是注入离子与靶内白由电子以 及束缚电子之间的碰撞。注入离子和靶原子周 围电子云通过库仑作用，使离子和电子碰撞失 去能量，而束缚电子被激发或电离，自由电子 发生移动。
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4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用
熊党生用氧离子分别对尼龙1010进行注入改性．结果 发现：几种工艺的O+注入均增强了尼龙 1010的耐磨性， 提高注入能量比增加注入剂量对增强尼龙 1010的耐磨 性更有效。 清华大学伞金福等人以三种剂量分别对环氧树脂进行 Al、Ti和 Fe离子注入处理，采用 MM-200型摩擦磨损 试验机研究了注入改性层的摩擦学性能。 结果表明：三种离子注入均可使环氧树脂的耐磨性提 高，摩擦系数降低；其中 Al离子注入对环氧树脂的摩 擦学表面改性效果最好；对应于环氧树脂最小磨损体 积损失的注入剂量分别为 Al离子 2×10 ions／cm2 、 Ti离子 1×10ions／cm2及 Fe离子 1×10 ions／cm2。
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（2）导电性的改善 离子注入时由于富碳层的形成，使注入膜的电阻率大幅度的降低， 有效地改善高分子材料导电性或表面抗静电性，使高分子材料在 光敏材料、光电池等领域获得应用。 离子注入高分子材料的导电机理可以用导电岛模型来解释：在离 子注入过程中，注入离子与被注材料分子之间产生碰撞，在材料 内部沿离子注入入射路径方向形成许多不连续、不均匀的导电岛。 当注入剂量和能量较低时，注入离子与被注材料分子的碰撞几率 较小，形成的导电岛较少；相反导电岛增加，从而电导率得到提 高。 郑建邦等人利用低能量的N +对聚苯胺薄膜进行离子注入，结果 表明，注入后薄膜的电导率随注入能量和剂量的增加而提高，电 导率最大提高了9个数量级，同时存可见光范围的吸收比增强。
离子注入的基本过程
将某种元素的原子或携 带该元素的分子经离化 变成带电的离子
在强电场中加速，获得 较高的动能 注入材料表层（靶）以 改变这种材料表层的物 理或化学性质
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4.1离子注入的特点 Advantages
非热平衡过程，因此原则上可以将任何元素注入固体中，注入元素 的种类、能量和剂量均可选择，并能精确控制。 由于离子实在高能状态强行挤入基体的，因此基体材料不受限制， 不受传统合金化规则如热力学、相平衡和固溶度等物理冶金学因素 的制约，可获取新合金相 注入元素进入基体后成高斯分布，不形成新的界面，没有因届满引 起的腐蚀、开裂等涂层易引起的缺陷，从而解决许多涂层技术中存 在的粘附问题和热膨胀系数不匹配问题 低温过程（因此可用多种材料作掩膜，如金属、光刻胶、介质）； 避免了高温过程引起的热扩散；易于实现对化合物半导体的掺杂； 横向效应比气固相扩散小得多，有利于器件尺寸的缩小 高真空条件进行不受环境影响，基体外表无残留物，能保持原有的 外廓尺寸精度和表面光洁度，特别适合高精密部件的最后工艺 离子注入功率消耗低，以表面合金代替整体合金，节约金属而且无 毒有利于环保
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4.3离子注入在高分子材料表面改性中的应用
（3）光学、磁学等性质的改善 因离子注入引起聚合物结构的变化，而结构的变化 又引起聚合物膜光学和磁学性质的变化。 在离子注入过程中，随注入剂量的增加，注入样品 的颜色加深，在最高剂量时，样品表面几乎为棕黑 色，这表明在高剂量注入时表面层出现碳化。 光吸收表明随着注入剂量的增加，光学带隙减小。 Spiller等人发现，用6 mol/L NaOH侵蚀高能离子 （2MeV）在塑料中的损伤轨道可获得部分重叠的圆 锥形的侵蚀坑，如果坑的深度大于λ /2，可获得高 斯型的折射率缓变层，表面反射率非常低，而且可 以获得宽频带特性