久久免费精品国产72精品_国产黄在观线免费_亚洲欧洲精品在线_97精品自在拍精选视频-精品欧美一区二区在线观看,AV网站免费线看精品,国产精品亚洲专区

金剛石的特點(diǎn)是具有非凡的硬度、堅(jiān)固性及其光學(xué)和熱學(xué)性能,作為珠寶和工業(yè)工具而聞名。天然金剛石(也稱為鉆石)不僅價(jià)格高昂,而且十分稀缺,這限制了其在工程應(yīng)用中的使用。人造鉆石的合成工藝不斷發(fā)展,首先在20世紀(jì)50年代使用高壓和高溫(HPHT),隨后在20世紀(jì)80年代使用化學(xué)氣相淀積(CVD)來生產(chǎn)特殊的共價(jià)晶體金剛石。金剛石的特性來源于它的結(jié)構(gòu);原子和原子之間以共價(jià)鍵連接,構(gòu)成四面體立方晶格。這種結(jié)合牢固、緊密、致密和堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)使其具有突出的性能。

等離子體處理

等離子體處理是利用低溫等離子體產(chǎn)生的高能粒子(如電子、離子等)與材料表面發(fā)生作用,改變其結(jié)構(gòu),顯著提高表面能、親水性和粗糙度,從而增強(qiáng)基體的結(jié)合力。并且該改性方法操作便利、廉價(jià)、清潔,并且可以在不改變金剛石整體性能的情況下,通過改變實(shí)驗(yàn)參數(shù)和使用不同等離子氣體(單一等離子氣體或多組分等離子氣體),誘導(dǎo)特定的表面變化。

等離子處理對(duì)金剛石表面形貌及化學(xué)狀態(tài)的影響

金剛石顆粒經(jīng)等離子體處理前后的微觀形貌圖如圖1-1所示。對(duì)比圖1-1(a)、(b)和圖1-1(c)、(d)發(fā)現(xiàn),等離子體處理前后金剛石顆粒表面形貌基本一致,并沒有看到明顯差異,這說明氬等離子體處理40min對(duì)金剛石顆粒表面微觀形貌沒有明顯影響。

圖1-1 金剛石顆粒經(jīng)過等離子體處理前后的微觀形貌圖。(a)等離子處理前, (b)等離子處理后;(b)、(d)分別為(a)、(c)的高倍放大圖

為了探測(cè)和量化等離子體處理對(duì)金剛石顆粒表面化學(xué)狀態(tài)的影響,利用X射線能譜儀(XPS)對(duì)金剛石表面進(jìn)行分析表征。圖1-2是金剛石在等離子體處理前后的C1s譜,其中,空心圓圈代表實(shí)驗(yàn)值,紅色、黑灰色曲線分別代表擬合值和背底值。如圖中箭頭所示,C1s譜能夠被分峰擬合為四個(gè)不同的子峰,最強(qiáng)峰位于284.8V,可以歸因于金剛石的sp3C;而中心為283.8V的峰與sp2C有關(guān)。峰值在285.8V和288.3V的峰分別對(duì)應(yīng)于C-O和C=O的存在。如圖1-2(a)所示,未經(jīng)等離子處理的金剛石顆粒表面含有較多的sp2C,這是因?yàn)榻饎偸w粒在生產(chǎn)和放置過程中,金剛石表面存在一定數(shù)量的類石墨雜相,而氫氧化鈉和硝酸煮沸清洗步驟并不能完全去除金剛石表面的石墨碳雜質(zhì)。經(jīng)等離子體處理后,金剛石sp3C的峰值明顯降低,而C-O和C=O的峰值增加;這表明金剛石表面的氧含量增加。此外,值得注意的是,等離子體處理后金剛石表面的sp2C含量明顯增多;這是因?yàn)榈入x子體處理會(huì)促使金剛石表面的C由sp3雜化向sp2雜化轉(zhuǎn)化。

圖1-2 金剛石在等離子體處理前后的C 1 s譜。(a)0 min;(b)40 min 

XPS全譜中僅檢測(cè)出C和O元素,因此,根據(jù)XPS中C1s和O1s的精細(xì)譜進(jìn)行金剛石表面氧含量的半定量分析,結(jié)果如表1-1所示。

表1-1 金剛石顆粒處理前后表面C、O元素的含量變化 

由表1-1可知,經(jīng)等離子體處理后金剛石表面氧含量從24%增加至30%,氧含量有明顯增加;而氧含量的增加有助于提升金剛石顆粒的親水性。

等離子體處理對(duì)金剛石表面親水性的影響

通過接觸角分析儀觀察水滴滴在金剛石砂層上的行為變化,以驗(yàn)證金剛石顆粒的親水性或疏水性。圖1-3是滴在有無等離子體處理的金剛石顆粒層上的水滴,其外觀隨時(shí)間的變化圖,隨著時(shí)間的推移,原始金剛石顆粒上的液滴保持不變。然而,經(jīng)等離子處理后金剛石顆粒上的水滴在0.2s內(nèi)迅速滲透到金剛石砂層中,說明水滴和金剛石之間的潤濕性很好,所以水滴能迅速滲入到金剛石砂層中。上述測(cè)試結(jié)果表明,通過等離子體處理成功得到了親水化金剛石顆粒。

圖1-3 等離子處理前后,壓實(shí)金剛石顆粒表面水滴形狀隨時(shí)間變化圖