液相等离子喷涂制备场发射阴极表面纳米金刚石涂层及其形成机理研究

基本信息
批准号:51301192
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:袁建辉
学科分类:
依托单位:上海工程技术大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄晶,丁思月,刘奕,刘玉鑫
关键词:
形成机理液相等离子喷涂结构表征纳米金刚石涂层
结项摘要

The field emission display (FED) with nano diamond coatings as the cathode emitter offers the advantages of better image quality,less energy consumption and longer service life. Yet cost-effectively large-scale deposition of the diamond coating remains challenging. Furthermore, knowledge about physicochemical behaviors of nano particles in particular nano diamond during thermal spray deposition is insufficiently known. This project aims to fabricate nano diamond coatings by suspension plasma spraying for FED applications. Based on commercially available nano-diamond powders, the diamond slurry which is suitable for thermal spraying is to be developed. Effects of the parameters, e.g. PH value, dispersant and concentration of the suspension, on its performances are to be studied. Optimized deposition will be made for achieving the coatings with high content of nano diamond. The behaviors in terms of changes in structure and morphology of nano-diamond powders in both in-flight and coating formation stages during the suspension plasma spraying is also to be investigated. Microstructure characterization and property evaluation of the diamond coatings will also be conducted. Based on this study, the relationship between processing, microstructure and field emission properties of nano-diamond coatings is to be clarified. This study is to shed light on potential applications of the nano diamond coatings for field emission devices.

纳米金刚石作为阴极发射体的场发射显示器(FED)在图像质量、能耗和使用寿命等方面具有巨大的优势,但低成本、大面积纳米金刚石涂层的制备技术一直存在挑战,同时纳米金刚石在热喷涂过程中的物理化学行为还有待深入探讨。本项目拟利用纳米金刚石粉末,通过研制适用于热喷涂的纳米金刚石浆料,采用液相等离子喷涂技术制备高金刚石含量的纳米结构涂层。研究浆料PH值、分散剂和纳米颗粒浓度等参数对喷涂浆料均匀性和稳定性的影响规律,开展涂层微观结构表征和力学及场发射性能测试,探讨纳米金刚石粉末在等离子焰流中飞行及涂层沉积两个过程中的碳结构变化行为,揭示纳米金刚石涂层结构-性能的相关性,阐明纳米金刚石涂层的形成机理,为液相等离子喷涂制备大尺寸FED阴极表面纳米金刚石涂层提供理论依据与实验支持。

项目摘要

本项目针对在低成本、大面积纳米金刚石涂层的制备技术方面存在的挑战,提出了采用液相等离子喷涂技术制备高金刚石含量的纳米结构涂层,研究纳米金刚石粉末在等离子焰流中飞行及涂层沉积两个过程中的碳结构变化行为,并阐明纳米金刚石涂层的形成机理。.利用NanoSight纳米颗粒追踪分析技术对纳米金刚石颗粒聚集的过程进行了直观、实时的监测,揭示了纳米金刚石颗粒聚集的形成机制。调整浆料的PH值至接近7,同时加入十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂,并对浆料进行超声震荡(超声时间30min,功率为99W,温度为30℃)处理,获得具有高分散性和稳定性,且适用于等离子喷涂的液料。通过高速摄像法获得液滴在等离子喷涂过程中的尺寸、温度和速度等数据,与数值模拟分析得出的结果相比较,研究了纳米金刚石液料与等离子焰流的热作用过程,阐明了液滴的尺寸和速度对涂层形成模式的影响规律。通过收集位于等离子焰流中不同空间位置处的单个喷涂粒子并分析其结构、形状、尺寸和分布状态,阐明了液滴在焰流中由液态向扁平粒子单元体转化的过程。通过表征获得的纳米金刚石涂层中颗粒尺寸、分布形态、孔隙率和孔径以及涂层与基体之间结合状态,阐明了涂层的组织结构随制备工艺和热处理条件的演变规律,研究了纳米金刚石涂层微/纳介孔结构在高温下的结构演变规律,阐明热处理工艺对涂层性能的影响。结果表明,经过700℃热处理的纳米金刚石阴极样品的开启电场为8.3V/μm,在20V/μm的电场下场发射电流密度为75μA/cm2。热处理后制得的纳米金刚石涂层样品的场发射性能明显提高,这主要是由于纳米金刚石涂层与金属钛的过渡层之间发生了键合反应而形成Ti-TiC-diamond的网状结构。基于对所制备的场发射阴极开启电场和场发射电流特性的表征,确立了场发射阴极结构的优化设计方法和规律,为液相等离子喷涂制备大尺寸场发射显示器(FED)阴极表面纳米金刚石涂层提供理论依据与实验支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

演化经济地理学视角下的产业结构演替与分叉研究评述

DOI:10.15957/j.cnki.jjdl.2016.12.031
发表时间:2016
2

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
3

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
4

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

钢筋混凝土带翼缘剪力墙破坏机理研究

DOI:10.15986/j.1006-7930.2017.06.014
发表时间:2017
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

袁建辉的其他基金

批准号:30500599
批准年份:2005
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71271118
批准年份:2012
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
批准号:11804063
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

液料等离子喷涂SOFC复合阴极形成机制及其性能研究

批准号:51202220
批准年份:2012
负责人:王晓明
学科分类:E0208
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

纳米晶金刚石薄膜场发射阵列阴极研究

批准号:60071022
批准年份:2000
负责人:曾葆青
学科分类:F0122
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
3

金刚石包层硅场发射冷阴极发射电子特性研究

批准号:59672034
批准年份:1996
负责人:金长春
学科分类:E0207
资助金额:11.00
项目类别:面上项目
4

等离子体喷涂钨涂层表面自纳米化关键技术及其强化机理研究

批准号:11875230
批准年份:2018
负责人:种法力
学科分类:A2902
资助金额:65.00
项目类别:面上项目