| 题名 | 柔性PEN基底表面纳米金属薄膜制备及其性能研究 |
| 作者 | 陈建军 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 丁雨田 |
| 关键词 | 直流磁控溅射 PEN/纳米金属复合薄膜 溅射功率 表面粗糙度 微观组织 硬度 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 聚2,6-萘乙酸乙二醇酯（PEN）是一种高性能聚酯材料,与其它高分子材料相比,具有良好的力学性能、热性能、气密性等性能,在食品药品包装、声光载体、电子电器、薄膜等领域应用广泛,PEN薄膜也用于高分子耳机振膜材料制备。与金属材料相比PEN具有质量轻、柔性好、不导电、弹性模量低、刚度低等特点,近年来随着柔性屏、智能可穿戴设备、太阳能电池等领域的发展,使得以PEN作为柔性基底的复合材料受到开发商与科研人员的广泛关注与研究。针对PEN薄膜弹性模量低、刚度低等问题,本文采用直流磁控溅射法在柔性PEN薄膜基底表面沉积一层纳米金属薄膜,旨在获得质量轻、柔性好、弹性模量高、硬度高等综合性能良好的复合薄膜材料。本文以PEN薄膜及单晶硅片作为基底,使用纯Ti靶材、Cu-Ti靶材以及Cu-Be靶材在不同的溅射功率下制备了纳米结构的金属纯Ti薄膜、Cu-Ti薄膜和Cu-Be薄膜。主要研究了溅射功率对Ti薄膜、Cu-Ti薄膜以及Cu-Be薄膜沉积的组织结构及力学性能的影响,溅射功率对镀膜表面粗糙度的影响,金属镀膜与PEN基底的结合力,磁控溅射制备的纳米Ti薄膜、Cu-Ti薄膜与Cu-Be薄膜的抗空气氧化性能,以及氧化后Ti薄膜、Cu-Ti薄膜和Cu-Be薄膜与基底PEN的结合力。结果表明,直流磁控溅射法在PEN柔性衬底上沉积的钛膜是一种纳米多晶薄膜;随着溅射功率的增加,钛膜沉积速率及钛膜弹性模量皆升高,而钛膜表面粗糙度与钛膜晶粒尺寸均减小;溅射功率的增加将抑制钛膜柱状生长方式;在溅射气压为7.0×10-1 Pa,溅射功率为144 W的工艺参数下,获得性能最佳的PEN/Ti复合薄膜。直流磁控溅射法制备的Cu-Ti薄膜为纳米薄膜,其中Ti元素主要以Cu 4 Ti 3和Ti2Cu 3化合物的形式均匀的分布在Cu-Ti薄膜中;随溅射功率的增加,Cu-Ti薄膜晶粒尺寸变大,Cu-Ti薄膜的粗糙度先增加后减小,当溅射功率为228 W时粗糙度最小;随溅射功率的增加,薄膜硬度先增加后减小,溅射功率为190 W时,Cu-Ti薄膜的硬度最大。当工作气压为0.7 Pa,溅射功率为228 W时,PEN/Cu-Ti薄膜具有最佳的综合性能。Cu-Ti纳米薄膜中由于含有大量的纳米金属Cu晶粒,在空气中易发生氧化,氧化产物为Cu O,使薄膜性能变差。直流磁控溅射法制备的Cu-Be薄膜中,Be主要以Be2Cu与BeCu化合物的形式存在于薄膜中;随溅射功率的增加,Cu-Be薄膜的生长结构由较疏松的锥状晶粒结构转变为致密的纤维状组织;溅射功率对薄膜的择优取向几乎无影响。随溅射功率的增加,Cu-Be薄膜晶粒尺寸增加,薄膜硬度先增加后稳定,薄膜表面粗糙度先增加后减小,当溅射功率为240 W时,粗糙度最小;当工作气压为0.7 Pa,溅射功率为240 W时,磁控溅射制备的PEN/Cu-Be薄膜综合性能最好,且具有良好的膜基结合力。Cu-Be纳米薄膜中由于含有大量的纳米金属Cu晶粒,在空气中易发生氧化,氧化产物为CuO,使薄膜性能变差。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 72 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94934]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 陈建军. 柔性PEN基底表面纳米金属薄膜制备及其性能研究[D]. 2019. |
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