纳米二次晶对自支撑金刚石膜力学/光学复合性能影响的研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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纳米二次晶对自支撑金刚石膜力学/光学复合性能影响的研究

项目名称：纳米二次晶对自支撑金刚石膜力学/光学复合性能影响的研究
项目类别：面上项目
批准号：50472095
申请代码：E020602
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2005-01-01-2007-12-31

项目负责人：陈广超
负责人职称：教授
依托单位：北京科技大学
批准年度：2004

中文摘要：

研究内容通过对由二次形核发育而来的纳米二次晶的密度和分布等性状的研究，探讨纳米二次晶对自支撑金刚石膜力学/光学复合性能的影响作用，建立纳米二次晶与膜体断裂强度的关系，揭示该关系在残余应力、裂纹萌生和扩展方面的机理；建立纳米二次晶与膜体吸收系数、散射系数等光学参数的关系，判定纳米二次晶对膜体多波段光学透过性能的作用。找到自支撑金刚石膜实现高强度和高透过率复合起来的纳米二次晶的性状。确立纳米二次晶作为高速制备膜体特有微组织和高速制备工艺不稳定性的表征参量的地位。研究意义在于针对高速制备技术及其所制备的膜体这一具体情况，提出了新的、可以更准确地描述制备工艺和膜体组织的表征参量，为解决困扰世界的自支撑金刚石膜力学/光学复合性能低的问题提供研究基础，为我国导弹提速、激光器大幅提高功率提供技术储备，对国防和经济建设都有着深远的意义。

中文主题词：纳米；二次晶；金刚石膜；强度；透过率

英文摘要：

nano; secondary nuclei; diamon

英文主题词： nano; secondary nuclei; diamon

结论摘要：

本项目针对大功率直流等离子体喷射CVD制备金刚石自支撑膜体中常见的二次晶进行了发育、分布及其对膜体力学/光学性能影响的研究。主要通过对纳米二次晶的分布进行人工控制，成功制备纳/微米复合多层自支撑膜体模型结构，并对此结构膜体进行了组织结构、力学和光学性能的测试，从而发现（1）二次晶是由二次形核发育而来，而二次形核发生于大浓度甲烷条件下凝聚的无定形碳之中，纳米二次晶与其所覆盖的微米晶之间无孪晶关系。光发射谱结果显示二次形核具有爆发性特点，通常在形核工艺开始后的5、6分钟之内骤然发生，以后为晶核的长大过程；膜层中晶体生长显著受等离子体性状的影响，当C2/CH<2.5时，膜体中是高取向的柱状晶，当C2/CH>10时，膜体中是纳米晶。（2）纳/微米复合多层膜体结构在断裂强度上要大于相同厚度的普通微米膜体，当膜体采用微/纳/微/纳的四层结构时，膜体的断裂强度超过普通微米膜的20%。同时，纳/微米晶层结构改变了残余应力在膜体中的分布，使膜体不需要变形，就使残余应力达到平衡。（3）多层结构的金刚石膜体的光学透过性能很差，在200-25000nm的波段中，透过率都低于50%，且与微/纳的结构周期无关。

成果综合统计