南京工业大学 电气工程与控制科学学院，南京 211816
为了提高等离子体对聚合物材料表面处理的应用效果，优化亲水处理的条件，研究了交流和纳秒脉冲氩气介质阻挡放电（DBD）中添加适量H2O，对聚丙烯（PP）亲水改性的处理效果。利用电学和光学诊断方法，系统地对比了交流DBD和纳秒脉冲DBD的放电特性，结果表明，纳秒电源驱动DBD具有更高的放电瞬时功率，更好的放电均匀性和更高的能量效率。通过测量不同水蒸气含量下DBD的OH发射光谱强度，确定了PP材料亲水性处理中H2O添加的最优含量。利用交流和纳秒脉冲电源驱动DBD分别对PP材料进行亲水改性的处理，测量了不同条件下改性处理后的表面水接触角，并利用原子力显微镜（AFM）和傅里叶红外光谱（FTIR）分别对处理前后PP材料的表面物理形貌和表面化学成分进行分析。结果发现，经DBD处理后PP材料的水接触角明显降低，表面粗糙度明显增大，表面的亲水性含氧基团，羟基（−OH）和羰基（C=O）的数量大幅增加。相比交流电源，纳秒脉冲DBD处理的改性效果更好，其处理后的材料表面水接触角，比交流DBD处理的低5°左右，表面粗糙度也有所提升。而水蒸气的加入可使PP材料的表面水接触角进一步减小4°左右，表面粗糙度明显提升。研究结果为优化DBD聚合物材料表面改性实验条件及处理的效果提供了重要的参考依据。
聚丙烯 材料表面改性 水蒸气 介质阻挡放电 纳秒脉冲电源 polypropylene surface modification water vapor dielectric barrier discharge nanosecond pulse power supply 强激光与粒子束
2021, 33(6): 065017
1 昆明理工大学理学院激光所, 昆明 650093
2 中国科技大学激光技术国家重点实验室, 武汉 430074
用标量衍射理论详细讨论一种强激光宽带扫描转镜,导出任意激光束通过光学系统后任意给定观察区域的瞬时光束功率密度分布。当给定激光处理工件的运动速度及工件表面对光能的吸收特性后,研究了给定时间间隔内材料表面吸收能量的分布及计算实例。
光束变换 衍射计算 材料表面改性处理
简要讨论了强脉冲离子束与金属靶材料相互作用的理论模型,以此为基础应用数值计算的方法模拟计算了离子能量为1.0MeV和300keV,束流密度分别为10A/cm2,50A/cm2和100A/cm2的质子束与金属铝靶材料相互作用时的热力学效应,给出了铝在辐照后内部的温度分布、温度梯度分布,以及温度变化速率(加热速率与冷却速率)、热激波的产生与传播过程及应力等模拟计算结果。
强脉冲离子束 热力学效应 数值模拟 材料表面改性 intense pulsed ion beam thermal mechanical effects computer simulation surface modification of materials
