收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

镍微纳米针锥阵列材料的电沉积制备与性能研究

杭弢  
【摘要】: 微纳米阵列材料,由于其特殊的表面微纳米结构、高化学活性等,决定了它在催化、光学、磁学、电子学等方面表现出良好的功能特性,在微电子、新能源、医疗器械、化工、军事等领域具有广阔的应用前景,已成为当今研究的热点之一。但目前制备微纳米阵列结构材料的方法多为光刻法、模板法等,设备昂贵,工艺复杂,加工尺寸有限,极大地限制了它在各个领域的应用。因此,开发工艺简单、成本低廉的新型制备方法是当前研究的重要课题之一。 本文基于电化学沉积原理,提出了一种无模板制备表面微纳米阵列材料的新方法——定向电结晶法;通过对镍微纳米针锥阵列材料的制备工艺研究,探索了定向电结晶方法的可行性;借助电化学方法和显微分析等手段,系统研究了镍微纳米针锥阵列材料的定向电结晶机理;表征了该材料的基本特性,并对其在电子封装材料中的应用进行了尝试性研究。 在制备方面,通过镀层表面形貌的对比,对筛选出的两种金属主盐及四种结晶调整剂进行了定向电结晶可行性的研究,结果表明在氯化物镀液中添加含胺(铵)基的结晶调整剂可获得镍微纳米针锥晶,证实了定向电结晶的可行性,确定了镍定向电结晶的镀液体系。在此基础上详细研究了各种电沉积条件对微纳米针锥阵列形貌及尺寸的影响,表明溶液温度升高有利于微纳米针锥阵列的形成、提高电流密度会减小微纳米针锥的尺寸,改变沉积时间可以获得不同尺寸的针锥晶阵列,通过电沉积条件的适当选择,实现了镍微纳米针锥阵列尺寸在50 nm到1500 nm范围内的可控制备。 为探索定向电结晶机理,研究了镀液中结晶调整剂与镍离子的络合形态和电沉积过程的电化学行为。镀液紫外可见光谱及电极反应数据表明结晶调整剂中的铵根与镍离子在溶液中不发生络合,并排除了扩散传质导致针锥形成的可能性。进一步研究发现定向电结晶初期按瞬时形核三维生长方式进行,镍微纳米针锥阵列的电沉积过程存在着中间产物,结晶调整剂主要通过在电极表面吸附,参与电极表面的电化学反应影响电结晶过程,并形成阻滞作用从而引起阻抗谱中低频区的容抗弧。最后提出了该反应的等效电路模型,模拟结果与实验结果具有较好的一致性。 通过XRD、FE-SEM、HRTEM等分析技术对针锥晶的微观结构进行了表征。结果表明,沉积初期镀层呈现(111)织构。随着晶体的长大,镀层逐渐向(110)织构转变,并最终形成具有[110]取向的针锥晶阵列。发现了大部分微纳米针锥晶呈现出五棱锥形貌,推测其为以[110]为取向轴,(100)为侧面,(111)面为孪晶面的多重孪晶结构。针锥晶的生长可用单螺旋位错理论解释,台阶边界能的各向异性导致棱锥的产生。根据螺旋生长理论,推导出微纳米针锥的长径比与螺旋生长电流密度的平方根成正比,而结晶调整剂则可能通过阻碍生长台阶的平行扩展而促使针锥晶向上生长。 本文还对镍微纳米针锥阵列材料的几种主要性能进行了表征。该材料的比表面积比普通镀镍层表面高2倍以上;在整个紫外可见光范围内,微纳米针锥阵列结构的反射率都低于10%,具有很好的吸光性能;镍基纳米针阵列材料的易磁化轴平行于基底表面,其矫顽力远大于块状镍金属的矫顽力。在溅射Cu玻璃基片上制备的镍微纳米针锥阵列显示了良好的场发射性能;利用分步沉积法制备的微纳米针锥分级结构的镍薄膜具有超疏水特性。 最后对微纳米针锥阵列材料在电子封装领域的实际应用做了尝试。在引线框架表面引入微纳米针锥阵列结构,利用其较大的比表面积且可与封装树脂产生物理镶嵌咬合作用,从而增强引线框架与封装树脂间结合力达两倍以上,提高了电子产品的可靠性。同时,拉力测试和可焊性测试的结果表明,微纳米针锥阵列结构对引线框架与金线键合的强度影响不大,且该结构引线框架的可焊性良好。这些研究表明微纳米针锥阵列材料可提高镀钯引线框架的可靠性,具有广阔的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 白佳声;杨慧敏;候克忠;陆明炯;;微纳米硬质合金的制备及应用[J];材料导报;2004年08期
2 ;国家纳米科学中心等单位专家在碳氮微纳米线研究方面取得进展[J];炭素技术;2008年04期
3 ;“微纳米染料制造技术研究”项目通过鉴定[J];江苏化工;2008年02期
4 王泽贵;谢小鹏;;钢质齿轮副在微纳米混合磨合油中的磨合试验研究[J];润滑与密封;2007年04期
5 江浩;吴涛;;微纳米曝气技术在水环境治理方面的应用[J];海河水利;2011年01期
6 刘高杰;安耿;;高能机械化学法制备微纳米氮化钼粉体的研究[J];中国钼业;2007年02期
7 沈镇平;;“微纳米染料制造技术研究”项目南京通过鉴定[J];化工时刊;2008年03期
8 赵元春;孙连峰;;碳氮微纳米线研究取得新进展[J];科学通报;2008年12期
9 吕英海;周仕学;邹玉红;吕东琴;刘文平;;微纳米颗粒对螺旋藻生长的影响[J];山东科技大学学报(自然科学版);2009年02期
10 蒋迪波;殷明志;彭焕英;李博;;低维度薄膜传热机理与表征[J];材料导报;2011年11期
11 战丽,杨春梅,马岩;微纳米和微米木纤维理论研究的现状与工业化前景[J];林业机械与木工设备;2003年05期
12 杨卫;微纳米尺度的力学行为[J];世界科技研究与发展;2004年04期
13 王俊鸣;美国研制出世界最小超微纳米刷[J];化学分析计量;2005年04期
14 ;超微纳米刷在美国问世[J];机电一体化;2005年05期
15 王加春,刘志平;基于微纳米摩擦学的超精密加工技术研究进展[J];燕山大学学报;2004年06期
16 ;国家自然科学基金重点资助项目成果简介——微纳米加工表层形成机理及相关技术基础[J];机械工程学报;2003年09期
17 沈海军;;微纳米世界中的小人物[J];百科知识;2011年21期
18 杨景丽;刘国豪;许铁;张宏亮;管维均;马宏伟;徐海珍;宋棕;;节能涂料在原油管道加热炉上的试应用[J];油气储运;2010年09期
19 ;海峡两岸微米纳米科技研讨会在京开幕[J];中国科技奖励;2008年10期
20 ;第三期超细粉体技术培训通知[J];中国粉体技术;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 殷雅俊;;以史为鉴看曲面微纳米力学的几何化[A];科学殿堂的力学之光——第五届全国力学史与方法论学术研讨会文集[C];2011年
2 杨林;郭玉明;马晓明;王华杰;张洁;江利利;陈会锋;;无机空心微纳米结构的仿生合成及其性能[A];2011年中西部地区无机化学化工学术研讨会论文集[C];2010年
3 Hironori Tohmyoh ;Masumi Saka ;Hongliang Pan;;电迁移法铝微纳米线的制备(英文)[A];2010年上海市电子电镀学术年会论文集[C];2010年
4 苏东川;李喜德;;基于探针的微纳米力学检测系统及其应用研究[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
5 曹廷炳;;功能高分子的微纳米图案化[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 冯传良;;对高分子表面亚微米结构的修饰及生物应用[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
7 刘开林;凌惠琴;李明;毛大立;;钴基微纳米针布阵的制备和表征[A];2007年上海市电子电镀学术年会论文集[C];2007年
8 闫永达;孙涛;董申;梁迎春;程凯;;AFM加工中材料去除机理研究[A];全球化、信息化、绿色化提升中国制造业——2003年中国机械工程学会年会论文集(微纳制造技术应用专题)[C];2003年
9 何建国;;基于微能脉冲的微纳米尺度沉积与去除可逆加工技术研究[A];中国工程物理研究院科技年报(2010年版)[C];2011年
10 白佳声;杨慧敏;候克忠;陆明炯;;微纳米硬质合金的制备及应用[A];海峡两岸第二届工程材料研讨会论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周雄图;细胞与微纳米结构图案表面相互作用研究[D];华东师范大学;2011年
2 罗海梅;基于微纳米工艺技术的新型光纤模间干涉器件研究[D];上海交通大学;2013年
3 胡志方;光学微纳米线的低损耗粘合及器件应用[D];浙江大学;2014年
4 林金友;静电纺微纳米多级结构纤维制备及其在油水分离中的应用[D];东华大学;2012年
5 刘琦;基于压痕功的微纳米表层硬度检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 刘琦;基于压痕功的微纳米表层硬度检测技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 黄永光;飞秒激光诱导金属表面微纳米结构的基础研究[D];北京工业大学;2010年
8 宋薇;几种微纳米结构材料的表面增强拉曼光谱及浸润性质研究[D];吉林大学;2007年
9 徐海涛;微纳米碳铁复合材料的制备与表征[D];中国科学院研究生院(理化技术研究所);2009年
10 陈丰;微纳米分级多孔氧化铈生物遗态材料的构建及催化性能研究[D];江苏大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴善超;微纳米气泡在氮素循环过程中的应用[D];华东师范大学;2014年
2 林晓阳;静电纺微纳米纤维/棉纤维复合纱线制备及释药研究[D];东华大学;2014年
3 游锦达;飞秒激光制备金属表面电磁波增强吸收微纳米结构研究[D];长春理工大学;2014年
4 薛彬;微纳米纤维素的制备及在纸张涂布中的应用[D];华南理工大学;2012年
5 杜裕杰;新型电化学三维微纳米结构加工研究[D];南昌航空大学;2013年
6 李沛;核壳结构微纳米金属粉体及其制备装置研制[D];南京理工大学;2012年
7 吴凡;带电聚合物穿越内嵌表面电荷的微纳矩形通道的理论研究[D];北京交通大学;2011年
8 余振平;磁性复合微纳米梁的动力学特性研究[D];内蒙古师范大学;2012年
9 谢俊娜;聚萘及聚芴类荧光微纳米球的制备与表征[D];福建师范大学;2013年
10 吕宙;微纳米气泡曝气在污水处理中的应用研究[D];合肥工业大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;超微纳米刷在美国问世[N];中国高新技术产业导报;2005年
2 本报记者 胡群芳;微纳米 武装航天科技 产学研 携手共商发展[N];中国航天报;2001年
3 许琦敏;加速我国微纳米元器件产能[N];文汇报;2007年
4 记者 廖先旺;欧洲最大微纳米教研中心启用[N];人民日报;2006年
5 记者 周芹;微纳米技术让大型仪器可随身携带[N];重庆日报;2009年
6 张庆丽;金钼集团技术中心一科研项目真实国内空白[N];中国有色金属报;2006年
7 特约记者 吴宏富;大型微纳米粉体工程中心落户杭州[N];中国化工报;2007年
8 任海军;“水上漂”机器人现身哈尔滨[N];中国技术市场报;2011年
9 记者 罗华国;慧敏科技3项节能成果获国家专利[N];中国冶金报;2006年
10 实习生 董冰清 首席记者 任荃;用七色光“打印”出逼真图案[N];文汇报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978