论文部分内容阅读
多孔金属材料由金属骨架与孔洞结构组成,即在金属内部大量分布随机或有方向性的孔洞,金属骨架也可由一定的孔洞构成。多孔金属具有密度小、刚度大,能量吸附性好,比表面积大等特点,可以广泛应用在催化、传感、热交换等领域。在惯性约束聚变(ICF)实验中,双壳层靶的内层为微型的多孔结构,为了将纳米多孔金属有效的应用到ICF双壳层靶中,控制靶材内层多孔材料的微结构、降低密度、增大比表面积显得尤为重要。本课题的目的在于制备这种在ICF实验具有应用潜能多孔金属薄膜。本课题概括了纳米多孔金属的研究现状与应用,并详细介绍了氢气泡模板法与脉冲腐蚀去合金化制备纳米多孔金属的原理及其方法。分别介绍了高电流密度下以氢气泡为模板制备多孔铜、镍、铁薄膜以及单脉冲与双脉冲腐蚀去合金化制备多孔铜,并通过X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)、能量弥散X射线谱(EDS)、电化学工作站等测试手段,对纳米多孔金属的微观结构进行了分析与表征。本文通过两种电化学途径制备多孔金属薄膜。第一种是利用氢气泡模板法改性制备多孔金属铜、镍、铁,研究沉积条件、添加剂等对三维多孔金属薄膜形貌和孔壁结构的影响。在镀铜液中添加0.2wt%的十二烷基硫酸钠(SDS)阴离子型表面活性剂可获得形貌良好的多孔铜；在镀镍液中加入0.05M H2SO4得到的多孔镍孔径急速降低,孔壁变薄；另外首次制备了高纯的多孔铁薄膜,并在镀液中加入H2SO4获得的多孔铁颗粒为螺旋状生长方式。第二种是采用电化学腐蚀去合金化法制备多孔金属铜,利用脉冲电源腐蚀Cu-Zn合金,其中脉冲腐蚀又分为单脉冲与双脉冲,主要从脉冲条件、添加剂等方面对多孔镀层进行讨论。单脉冲获得多孔铜的微观形貌类似于多孔的薄雾状,孔径为纳米级,孔壁较薄,而双脉冲获得的多孔铜孔洞交错无序,大小不一,且腐蚀的厚度深,孔径分布在200nm左右,其中多孔薄膜表面有一些较大的铜颗粒沉积,通过在电解液中加入EDTA、 HCl等添加剂来改善多孔金属形貌。另外实验还对Cu-Zn合金镀层的合成做了详细的探讨分析,确定镀液中Cu2+离子浓度为0.05M,Cu2+/Zn2+摩尔比为1：2,可以获得形貌良好的合金镀层进行去合金化实验。