作者单位
摘要
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心,上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院,北京 100049
大气等离子体刻蚀是一种非接触式、材料去除可控的加工方法,在光学元件的高精度加工中具有广泛的应用前景。但是大气等离子体刻蚀后元件存在表面形貌恶化的问题,严重影响元件的性能和使用寿命。进行氢氟酸刻蚀实验,证明了元件表面形貌的恶化是由氟碳化合物和表面凹坑微结构两个原因引起的。为了解释表面凹坑微结构的形成,提出基于micro-mask壁面反射增强理论的凹坑形成模型,并开展了样品表面旋涂金纳米颗粒充当micro-mask的刻蚀实验。实验结果验证了micro-mask壁面反射增强模型的正确性,为解决大气等离子体刻蚀后元件表面形貌恶化问题提供了新的思路和方法。
壁面反射增强 熔石英 表面形貌 形成机理 大气等离子体 
光学学报
2023, 43(21): 2124002
作者单位
摘要
1 1.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 200050
2 2.上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200072
等离子喷涂TiC涂层具有良好的综合性能, 在极端环境能起到较好的耐磨保护作用, 而石墨是一种优异的自润滑材料。通过喷雾干燥与真空烧结技术制备不同石墨添加量(1.25%、2.5%、5%和10%, 质量分数)的TiC-Graphite球形粉体, 并采用大气等离子喷涂技术制备TiC-Graphite复合涂层。对涂层的相组成、显微结构和力学性能进行了表征, 并对涂层的摩擦磨损性能进行了比较研究。结果发现, TiC-Graphite涂层主要由TiC和石墨相组成。随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层截面微裂纹增多, 表面粗糙度增大, 硬度下降。石墨对TiC涂层在高载荷的磨损性能影响更显著。在50 N高载荷条件, 随石墨添加量增大, TiC-Graphite涂层磨损率降低后急剧增大, 而摩擦系数持续减小。当石墨添加量为2.5%时, 涂层获得最低的磨损率为0.67×10-5 mm3/(N·m), 同时具有较低的摩擦系数(0.35), 与不添加石墨的TiC涂层相比, 分别降低了72.4%和27.8%。
TiC-Graphite复合涂层 磨损性能 大气等离子喷涂 显微结构 力学性能 TiC-Graphite composite coatings tribological property atmospheric plasma spray microstructure mechanical property 
无机材料学报
2022, 37(6): 643
杜柯 1,2宋琛 1余敏 2陈丹 1[ ... ]刘敏 1
作者单位
摘要
1 广东省科学院新材料研究所,现代材料表面工程技术国家工程实验室,广东省现代表面工程技术重点实验室,广州 510650
2 西南交通大学材料科学与工程学院,成都 610031
3 华南理工大学环境与能源学院,广州 510006
金属支撑型固体氧化物燃料电池极具应用前景,但缺少高性价比制备技术。采用高效率、低成本大气等离子喷涂(APS)在金属基体上制备了氧化钇稳定氧化锆(YSZ)电解质,研究加热基体条件下沉积粒子形貌与涂层结构间的联系,并评估电解质的力学性能和电池性能。结果表明:加热后的基体上,YSZ沉积粒子铺展充分,片层内存在微裂纹,导致结构中除未结合区域外还存在垂直裂纹,涂层孔隙率为7.16%,YSZ纳米压痕硬度和弹性模量分别为(13.0±1.0) GPa和(188.5±2.6) GPa。受电解质不致密的影响,APS沉积的YSZ单电池最高开路电压为0.97 V,致密度还需进一步提高,但电池输出性能可观,900 ℃峰功率密度为850 mW/cm2。随着设备迭代优化或结合后处理工艺,APS有望实现致密YSZ电解质的大规模低成本制备。
固体氧化物燃料电池 氧化钇稳定氧化锆 大气等离子喷涂 电解质 solid oxide fuel cell yttria stabilized zirconia atmospheric plasma spraying electrolyte 
硅酸盐学报
2022, 50(7): 1929
Author Affiliations
Abstract
1 Leibniz Institute of Surface Engineering (IOM), Permoserstraße 15, 04318 Leipzig, Germany
2 JENOPTIK Optical Systems GmbH, Göschwitzer Straße 25, 07745 Jena, Germany
3 Institute of Manufacturing Science and Engineering, TU Dresden, 01062 Dresden, Germany
To meet the increasing market demand for optical components, Plasma Jet Machining (PJM) of Borosilicate Crown Glass (BCG), which can be an alternative to Fused Silica, is presented. Surface figure error correction was performed by applying reactive plasma jet etching, where a fluorine-containing microwave driven plasma jet is employed to reduce the figure error in a deterministic dwell-time controlled dry etching process. However, some of the glass constituents of BCG cause the formation of a residual layer during surface treatment which influences the local material removal. By heating the substrate to about TS = 325 °C to 350 °C during processing, the etching behavior can clearly be improved. Geometric conditions of the optical element nevertheless lead to a characteristic temperature distribution on the substrate surface, which requires an adjustment of the local dwell times in order to obtain the required material removal. Furthermore, the resulting local surface roughness is also influenced by the surface temperature distribution. It is shown that figure error can be significantly reduced by taking the local temperature distribution and resulting local etching rates into account. A subsequent polishing step smoothens roughness features occurring during etching to provide optical surface quality.To meet the increasing market demand for optical components, Plasma Jet Machining (PJM) of Borosilicate Crown Glass (BCG), which can be an alternative to Fused Silica, is presented. Surface figure error correction was performed by applying reactive plasma jet etching, where a fluorine-containing microwave driven plasma jet is employed to reduce the figure error in a deterministic dwell-time controlled dry etching process. However, some of the glass constituents of BCG cause the formation of a residual layer during surface treatment which influences the local material removal. By heating the substrate to about TS = 325 °C to 350 °C during processing, the etching behavior can clearly be improved. Geometric conditions of the optical element nevertheless lead to a characteristic temperature distribution on the substrate surface, which requires an adjustment of the local dwell times in order to obtain the required material removal. Furthermore, the resulting local surface roughness is also influenced by the surface temperature distribution. It is shown that figure error can be significantly reduced by taking the local temperature distribution and resulting local etching rates into account. A subsequent polishing step smoothens roughness features occurring during etching to provide optical surface quality.
Plasma Jet Machining Atmospheric Plasma Jet Reactive plasma jet etching Borosilicate Crown Glass Figure error Chemical etching 
Journal of the European Optical Society-Rapid Publications
2022, 18(1): 2022003
周炎哲 1,2刘敏 2,*杨焜 2曾威 2[ ... ]邓畅光 2
作者单位
摘要
1 中南大学 材料科学与工程学院, 长沙 410083
2 广东省新材料研究所, 现代材料表面工程技术国家工程实验室, 广东省现代表面工程技术重点实验室, 广州 510650
以MoSi2-30Al2O3混合粉末为原料, 利用大气等离子喷涂技术制备MoSi2-Al2O3体系电热涂层。采用XRD、SEM、通电测试、热重-差热分析等对涂层的相组成、组织形貌和热稳定性进行表征。结果表明:MoSi2-30Al2O3电热涂层体系组织均匀致密, 添加Al2O3能改善MoSi2的电阻率及低温抗氧化性; MoSi2-30Al2O3涂层电热性能优异, 在循环加热测试中, 能稳定地加热到320 ℃并长时间保温, 辊面温度分布均匀, 中部温差控制在25 ℃之内; 循环加热过程中的氧化及热应力的弛豫会导致涂层产生裂纹及孔隙进而导致涂层电阻率升高。
电热材料 MoSi2-Al2O3复合涂层 等离子喷涂 电热性能 electrothermal material MoSi2-Al2O3 composite coating atmospheric plasma spraying electrical- heating performance 
无机材料学报
2019, 34(6): 646
作者单位
摘要
1 空军军医大学军事预防医学系辐射防护医学教研室, 陕西 西安 710032
2 清华大学工程物理系, 北京 100084
3 华北理工大学机械工程学院, 河北 唐山 063500
人脐带间充质干细胞(hUC-MSCs)是一种具有多向分化潜能的干细胞, 具有广阔的应用前景, 但是由于其体外大量增殖和定向分化等问题尚未解决, 制约了其进一步应用。既往研究表明, 大气压冷等离子体(CAP)可促进离体培养的脂肪或骨髓来源MSCs的增殖和分化, 但对hUC-MSCs的影响国内外尚未见报道。因此, 本研究的目标是探讨CAP对hUC-MSCs增殖和成骨分化的影响。在电源频率(17 kHz)和气体流量(4 slpm)保持不变的条件下, 原代培养的hUC-MSCs经不同放电电压下产生的氦(He)等离子体处理后, 在不同时间点收集细胞, 采用CCK-8法检测细胞活力, 微板法检测碱性磷酸酶(ALP)的活性, 茜红素染色检测钙化结节的形成。结果显示, 与对照组相比, 纯氦气组上述指标无明显变化, 而CAP组的细胞活力显著降低, 并且与等离子体放电电压和处理时间呈负相关;CAP处理10 s和30 s后, ALP活性则无明显变化, 而处理60 s后ALP活性显著下降, 同时CAP处理30 s后钙化结节面积无显著变化。以上结果表明, 本试验条件下的CAP处理可抑制hUC-MSCs的增殖, 但对其体外成骨分化无明显影响。
大气压冷等离子体 间充质干细胞 细胞增殖 成骨分化 cold atmospheric plasma mesenchymal stem cells cell proliferation osteogenic differentiation 
激光生物学报
2018, 27(6): 516
黄晓江 1,2,*张杰 1郭颖 1,2石建军 1,2
作者单位
摘要
1 东华大学理学院, 上海 201620
2 东华大学磁约束核聚变教育部研究中心, 上海 201620
通过发射光谱对大气压氦等离子体射流三个不同位置进行测量, 并采用光谱拟合获得氮气分子振转温度的方法, 研究了放电电压和气体流量以及离喷口的距离对射流的温度和化学活性的影响。发现大气压等离子体射流的气体温度和振动温度均随着放电电压增加而升高, 随着气体流量的增大而降低, 随着离喷口距离的增加而降低并逐步趋于稳定。通过对等离子体射流中振动温度的变化趋势并结合活性成分氧原子光谱强度的变化证实了等离子体射流的活性亦随着气体流量及离喷口距离的增大而降低, 随着放电电压增加而升高的结论。
大气压等离子体射流 发射光谱 振转温度 Atmospheric plasma jet Optical emission spectroscopy Vibrational and rotational temperature 
光散射学报
2012, 24(3): 307

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