納米尺度層狀有機(jī)-無機(jī)復(fù)合薄膜的力學(xué)行為.pdf

1、貝殼尤其是貝殼中的珍珠層因具有極其優(yōu)異的力學(xué)性能而備受關(guān)注。研究表明其優(yōu)異的力學(xué)性能源于其獨(dú)特的“磚泥結(jié)構(gòu)”。為了模擬或復(fù)制珍珠層獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，本研究制備了PE/TiO2納米復(fù)合多層薄膜，并研究了其力學(xué)行為。實(shí)驗(yàn)采用層層自組裝(LBL)和化學(xué)浴沉積法(CBD)，在取向?yàn)?100)的單晶硅基底上制備了PE/TiO2納米復(fù)合多層薄膜，并對(duì)PE/TiO2納米復(fù)合多層膜的沉積工藝進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。采用3D激光共聚焦掃描顯微鏡(LSCM)、掃描電子

2、顯微鏡(SEM)、透射及其高分辨透射電子顯微鏡(TEM/HRTEM)等對(duì)納米多層膜的形貌、成分、微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)的表征和分析。采用顯微硬度計(jì)、納米壓痕儀以及簡(jiǎn)支梁彎曲裝置研究了納米多層膜力學(xué)性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴采用LBL和CBD方法成功地在單晶硅基體上制備了PE/TiO2納米復(fù)合多層膜，多層膜為相互疊加的層狀結(jié)構(gòu)，此種有機(jī)/無機(jī)層層疊加的結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋擴(kuò)展起到阻礙作用。⑵TEM和HRTEM觀察表明，有機(jī)聚電解PAH/PS

3、S的循環(huán)次數(shù)為兩次時(shí)，在有機(jī)/無機(jī)層間可以獲得礦物質(zhì)橋;裂紋在有機(jī)層與無機(jī)層交界處發(fā)生偏轉(zhuǎn);無機(jī)層由非晶TiO2和部分納米晶TiO2組成，納米晶TiO2晶粒尺寸約為5nm。⑶不同無機(jī)/有機(jī)(TiO2/PE)厚度比的納米復(fù)合多層膜的硬度、彈性模量以及斷裂韌性測(cè)試結(jié)果表明，隨無機(jī)/有機(jī)厚度比的增加，復(fù)合薄膜的硬度和彈性模量表現(xiàn)為增大趨勢(shì)，而復(fù)合薄膜的斷裂韌性具有減小的趨勢(shì)。⑷采用彎曲法測(cè)量了有機(jī)層循環(huán)為PEI/PSS/(PAH/PSS)3四