软磁合金是新一代质子/重离子同步加速器加速器的核心材料,在其表面涂覆绝缘涂层可有效降低高频涡流损耗。同时,高温热处理(~600 ℃)可有效减少软磁合金冷压成形产生的缺陷和位错而引起的内部残余应力。因此,软磁合金用绝缘涂层还需满足耐高温要求。SiO2涂层是最常见的无机涂层材料,具有良好的绝缘性能和耐高温性能。本工作在植酸催化TEOS+MTES制备硅溶胶的基础上,加入硅烷偶联剂KH-560进一步提高硅溶胶的成膜性能,系统研究了KH-560对SiO2涂层结构与性能的影响,并系统分析了KH-560提高SiO2涂层性能的机理。研究表明,添加适量的KH-560可有效提高薄膜的稳定性和成膜性。特别是当KH-560添加量为0.04 mol时,SiO2涂层质量最好,SiO2-0.04 KH涂层表现出最佳的耐腐蚀性和电绝缘性。在100 V时,SiO2-0.04 KH涂层的方块电阻仍保持2.95×1011Ω/□。综上,本研究利用植酸催化和KH-560改性协同作用制备出高质量的SiO2涂层,涂层具有良好的耐高温和优异的绝缘性能。
软磁合金 SiO2涂层 方块电阻 溶胶-凝胶法 soft magnetic alloy SiO2 coating sheet resistance Sol-Gel method
南京航空航天大学材料科学与技术学院, 江苏 南京 210016
以钇铝石榴石(YAG)∶Ce
3+荧光粉为原料,采用固相烧结法制备了YAG陶瓷。通过溶胶-凝胶法在粉体表面包覆活性SiO2,添加CuO-TiO2复相烧结助剂以改善YAG陶瓷的烧结性能。对粉体粒径、包覆前后的光学性能、显微形貌进行了分析,研究了YAG陶瓷结构和力学性能。研究结果表明,臼式研磨与球磨能有效降低粉体的粒度,SiO2包覆促进了陶瓷的致密化烧结过程;当包覆量(质量分数)为2%时,YAG陶瓷的烧结温度降至1575 ℃,致密度达到96.3%,洛氏硬度为87.6 HRA,断裂韧性为1.8 MPa·m
1/2。CuO-TiO2复合烧结助剂的助烧效果优于CuO单一烧结助剂的,当CuO-TiO2的质量分数为2%、 CuO与TiO2的质量比为1∶2时,YAG陶瓷的烧结温度降至1450 ℃,洛氏硬度为88.5 HRA,断裂韧性为1.7 MPa·m
1/2。
材料 钇铝石榴石(YAG)陶瓷 氧化硅包覆 低温烧结 力学性能 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 111602
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
在常压百级洁净度环境下，采用三种不同折射率的SiO2溶胶在熔石英基底上涂制四种不同薄膜，利用光学理论计算模拟了三种胶体涂制的膜层稳定性，通过实验考查了膜层光学指标随时间的变化规律。SiO2薄膜能够显著提升光学元件透射率，但由于膜层表面的大量羟基及其多孔结构，SiO2薄膜易吸附周围环境中的有机污染物及水分填充膜层孔隙，从而导致膜层折射率发生变化，影响膜层透射率、反射率等光学性能。实验结果发现，三种溶胶凝胶化学膜在常压百级环境中的有效期为80 d(绝对变化率小于0.1%)，且三种胶体涂制的膜层稳定性由高到低依次为折射率1.19,1.15,1.25的膜层。
SiO2薄膜 常压 百级环境 透射率 反射率 折射率 SiO2 coating atmosphere ISO Class 5 cleanroom transmittance reflectance refractive index 强激光与粒子束
2018, 30(5): 052001
中国工程物理研究院 激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
通过自组装技术在玻璃基底上制备了二氧化硅薄膜的亚波长多孔结构, 这种类似于多晶的胶体晶体结构其特征尺寸约为90 nm, 通过不同的提拉速度可以实现可见到红外不同波段的增透。系统研究了胶体乳液浓度、基片提拉速度对亚波长多孔薄膜透射谱的影响, 探索了在不同波段实现高效率增透的最佳制备条件。通过等效介质理论(EMT)分析了这种亚波长多孔薄膜的光学特性, 结果表明控制亚波长多孔结构的占空比可以改变等效膜层的折射率实现高效率增透。通过扫描电镜(SEM)表征了多孔膜的表面形貌, 并通过图像处理的方式得到二氧化硅纳米粒子的占空比因子。实验结果表明: 在一定范围内, 提拉速度不同, 对应的等效膜层的折射率会不同, 膜层的透射率也不同。组装这种亚波长多孔纳米微结构最高增透率达到99.8%, 且具有一定的宽带增透效果, 通过控制膜层的厚度可以实现从可见光到红外波段的有效调谐, 其在1 064 nm处的损伤阈值为21.74 J/cm2。
二氧化硅薄膜 增透膜 等效介质理论 亚波长多孔结构 损伤阈值 自组装法 SiO2 coating anti-reflection coating effective-medium theory sub-wavelength porous structure laser-induced-damage threshold dip coating method
南京工业大学 材料科学与工程学院, 江苏 南京 210009
通过溶胶-凝胶方法对β-NaYF4∶ Eu3+进行了表面SiO2包裹处理, 并将其分散于溶胶中提拉成膜, 制备成发光薄膜。采用XRD、SEM、TEM、FTIR、UVPC、PL等测试手段进行了分析表征。结果表明: NaYF4表面被成功包裹上了一层SiO2, 形成了核壳结构, 并除去了表面油酸等有机物。表面包裹对NaYF4的晶型结构没有产生影响, 但荧光性能略有下降, 形貌趋向于圆形, 这是由于表面SiO2颗粒在形成网络结构的张力和溶剂溶解所致。采用提拉浸渍镀膜后, 发光粒子比较好地分散在薄膜上, 并且具有比较理想的透过率, 呈现出一定的减反射效果。由于SiO2包裹和热处理, O2-空位缺陷增强了Eu3+在420～500 nm波段的发光, 这对整个发光性能是有利的。而因为能量转移, 产生无辐射跃迁, 613 nm处发光产生猝灭。通过实验, 优化确定了制备发光薄膜的最佳工艺。
溶胶-凝胶法 SiO2包裹 发光薄膜 sol-gel method β-NaYF4∶ Eu3+ β-NaYF4∶ Eu3+ SiO2 coating luminescent thin films
