电泳沉积制备碳化硅薄膜的研究开题报告

 2023-10-18 09:04:55

1. 研究目的与意义

无机膜包括金属膜、陶瓷膜、玻璃膜等等,其中在水处理领域里出镜最多、应用最广的当属陶瓷膜。比起高分子有机膜,陶瓷膜硬度更高、通量更大、寿命更长,然其性能优越,成本也很“高昂”,故其生存空间自然是受到高分子有机膜的强力挤压。

碳化硅是一种人工合成材料;纯天然的碳化硅也有,不过只发现于陨石中,在地球本身还没找到过这种材料。碳化硅的人工合成,是美国化学家Edward Goodrich Acheson博士于1891年在电熔金刚石试验中意外所得;他本人还因此于1910年获颁第四届珀金奖章(Perkin Medal)。

碳化硅陶瓷膜不仅具有一般无机膜的耐高温高压、耐化学腐蚀、化学稳定性高等优点,而且机械强度高、抗热震性能强、孔隙率高、比表面积大等特点,可以用于高温除尘等领域。相比于其他陶瓷膜产品,碳化硅陶瓷膜发展时间太短,目前,只有少数的几家能够实现商业化生产。

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2. 研究内容和预期目标

主要研究内容:电泳沉积具有以下优点:设备简单,成本低;成膜快,可以大规模制膜;被镀件(用于沉积薄膜的基体)的形状不受限制,薄膜厚度均匀;制备的薄膜厚度可控;电泳沉积时可以连续进料,料液可循环利用,无污染物排出,因此近年来得到了欧美一些国家的关注,并有了令人满意的结果。

碳化硅(SiC)材料由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好,可用作磨料、水轮机叶轮或汽缸体的内壁、高级耐火材料、脱氧剂、电热元件等,而且现在碳化硅复合材料在国防领域也应用广泛。但是传统碳化硅材料制备成本高,本论文旨在探索一种低温制备碳化硅膜材料的方法。

1、通过查阅文献、收集资料等,完成本课题的文献综述1篇;

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3. 研究的方法与步骤

制备碳化硅薄膜的外延技术有很多,有分子束外延(MBE)、化学气相沉积(CVD)、磁控溅射(MS)、脉冲激光沉积(PLD)、电泳沉积等。如今工业合成碳化硅最常用的工艺依然称为Acheson法,就是将含硅的砂石与含碳的原料混合,在反应炉中加热到2500℃以上,生成碳化硅颗粒。制作SIC悬浮液然后测定ZETA电位,制作液漕,随之电泳最后沉积成膜。

4. 参考文献


[1] Vandeperre L, Van der Biest O, 1998, SiC laminates with porous interlayers produced by EPD. Presented at 100th Ann, Meer. Am. Ceram. Soc., Cincinnati, OH

[2] Sarkar, P., S. Datta, and P.S. Nicholson, Functionally graded ceramic/ceramic and metal/ceramic composites by electrophoretic deposition. Composites Part B-Engineering, 1997. 28(1-2): p. 49-56.

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5. 计划与进度安排

第一阶段(第1~4周):2月20日~3月19日

文献检索,论文开题,写出开题报告;

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