金属表面多孔纳米阵列结构的制备及应用研究
发布时间：2020-05-17 08:57
【摘要】：纳米材料是近年来科学上的一项重大发现,已经成为当今许多学科的研究热点,纳米材料的小尺寸效应表面效应量子尺寸效应宏观量子隧道效应和介电限域应都是纳米微粒和纳米固体的基本特征,这些特征导致了纳米材料具有许多常规材料所不具备的特殊性能。纳米注塑成型技术(NMT,Nano Molding Technology)近年来逐步应用于电子产品的制造业中,它是一种将高分子材料与金属材料紧密结合在一起的新技术,具有工艺流程简单、终端制品轻薄、外观装饰多样等优点。采用NMT技术将高分子材料与金属结合的强度及稳定性,与金属表面的多孔纳米阵列结构密切相关,本文通过电化学阳极氧化法在7000系铝合金和304不锈钢表面,可控地制备多孔纳米阵列结构,并将其应用于NMT成型技术,形成了非常稳定的连接结构。同时将铝合金表面的多孔纳米阵列结构应用于制备Al_2O_3/TiO_2电极材料,显著地提高了铝电解电容器的比容量。本文主要研究内容而下:采用电化学阳极氧化法在7000系铝合金表面制备多孔纳米阵列结构,系统地研究了阳极氧化的电流密度、电解液温度、阳极氧化时间、电流加载方式等因素对多孔纳米阵列结构的孔径大小、有序性的影响,并得到了30~130nm之间孔径大小可调的多孔纳米阵列结构,通过扫描电子显微镜(SEM)和Image-pro plus图像分析软件对纳米阵列结构进行表征测试,发现:在一定范围内随着阳极氧化电流密度的增加,多孔纳米阵列结构的有序性越高、纳米孔径越大;随着电解液温度的降低,多孔纳米阵列结构的有序性越高、纳米孔径越大;随着占空比的增加,多孔纳米阵列结构的有序性越高、纳米孔径越大;随着频率的降低,多孔纳米阵列结构的有序性越高、纳米孔径越大;并发现当孔径大小在70~90nm之间时,7000系铝合金与PBT树脂之间连接结构的剪切强度最大至1.62X10~4MPa。采用电化学阳极氧化法在304不锈钢表面制备多孔纳米阵列结构,系统地研究了阳极氧化的电流密度、阳极氧化时间、电流加载方式等因素对多孔纳米阵列结构的孔径大小、有序性的影响,并得到了30~100nm之间孔径大小可调的多孔纳米阵列结构,通过扫描电子显微镜(SEM)和Image-pro plus图像分析软件对纳米阵列结构进行表征测试,发现不同占空比和频率的电流加载方式不能够制备有序性高的多孔纳米阵列结构;但在一定范围内随着阳极氧化电流密度的增加,多孔纳米阵列结构的有序性越高、纳米孔径越大;随着电解液温度的降低,多孔纳米阵列结构的有序性越高、纳米孔径越大;并发现当孔径大小在60~80nm之间时,304不锈钢与PBT树脂之间连接结构的强度最大,至剪切强度达到了7.2X10~3MPa。采用电化学阳极氧化法在高纯铝箔表面制备了多孔纳米阵列结构,阳极氧化电流密度250mA/cm~2,阳极氧化时间5min,得到了孔径大小约为40nm的多孔纳米阵列结构,并对该多孔纳米阵列进行表面改性后填充具有高介电常数的TiO_2,热处理和阳极氧化后得到了电极材料Al_2O_3/TiO_2复合膜。结果表明相对于表面没有多孔纳米阵列结构的高纯铝箔,多孔纳米阵列结构的存在使得Al_2O_3/TiO_2复合膜中的Ti含量提高了30倍,在400V耐压下铝电解电容器比容量提高了44.26%。
【图文】：
图1-1 NMT工艺流程与金属表面相应变化示意图[16]1-1 Schematic diagram of NMT process and corresponding changes on the metal surface图1-2 T处理后金属表面形成的纳米孔洞示意图[8]Fig. 1-2 Scheme of namoporous after T-treatments米注塑技术现状与趋势纳米注塑成型工艺中常用的金属基材主要包括铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金、不锈钢及其他铁系列合金，用于纳米注塑成型工艺中常用的[17-18]有聚苯硫醚（PPS）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、尼龙（PA）等具有多种优异性能包括易染色性、UV 稳定性等，而且不含卤素，因此可成
2图1-2 T处理后金属表面形成的纳米孔洞示意图[8]Fig. 1-2 Scheme of namoporous after T-treatments状与趋势型工艺中常用的金属基材主要包括铝及其合金、不锈钢及其他铁系列合金，，用于纳米注塑成硫醚（PPS）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）异性能包括易染色性、UV 稳定性等，而且不含塑部件，从而具有良好的外观，PBT 在成型过程的流动性及较低的成型温度，从而成为一种性。手机市场从商业化到广泛被使用仅仅用了不到注塑的手机 HD2 开始投放到市场开始，到 2014
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TG174.4
【图文】：
图1-1 NMT工艺流程与金属表面相应变化示意图[16]1-1 Schematic diagram of NMT process and corresponding changes on the metal surface图1-2 T处理后金属表面形成的纳米孔洞示意图[8]Fig. 1-2 Scheme of namoporous after T-treatments米注塑技术现状与趋势纳米注塑成型工艺中常用的金属基材主要包括铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金、不锈钢及其他铁系列合金，用于纳米注塑成型工艺中常用的[17-18]有聚苯硫醚（PPS）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、尼龙（PA）等具有多种优异性能包括易染色性、UV 稳定性等，而且不含卤素，因此可成
2图1-2 T处理后金属表面形成的纳米孔洞示意图[8]Fig. 1-2 Scheme of namoporous after T-treatments状与趋势型工艺中常用的金属基材主要包括铝及其合金、不锈钢及其他铁系列合金，，用于纳米注塑成硫醚（PPS）、聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）异性能包括易染色性、UV 稳定性等，而且不含塑部件，从而具有良好的外观，PBT 在成型过程的流动性及较低的成型温度，从而成为一种性。手机市场从商业化到广泛被使用仅仅用了不到注塑的手机 HD2 开始投放到市场开始，到 2014
【学位授予单位】：陕西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TG174.4
【参考文献】
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1 徐艳芳;刘皓;李晓久;;纳米有序多孔阳极氧化铝制备方法的研究进展[J];化工进展;2015年12期
2 刘斌;陈昌乾;张步进;;金属与塑料一体化的纳米成型技术及应用[J];模具工业;2015年07期
3 李万军;;基于视觉艺术的电子产品轻薄化设计方法研究[J];艺术科技;2014年11期
4 胡颂伟;蔡沈Z
本文编号：2668262
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