基于激光燒蝕技術(shù)的氧化鋅粉體材料的制備與物性研究.pdf

1、金屬氧化物半導(dǎo)體是由金屬與氧形成的化合物半導(dǎo)體材料，其結(jié)構(gòu)多為離子晶體。由于氧化物半導(dǎo)體具有禁帶寬度大、透光率高、載流子遷移率高等特點(diǎn)而具有廣泛的應(yīng)用，其材料制備、性質(zhì)和應(yīng)用一直是國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。激光液相燒蝕是一種可用于顆粒材料制備的新方法，可在材料表面產(chǎn)生極端非平衡條件，如超高溫、超高壓等，從而誘導(dǎo)產(chǎn)生具有特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的微納米材料。本文利用激光液相燒蝕技術(shù)，研究了不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)幾種典型氧化物半導(dǎo)體顆粒形貌、微結(jié)構(gòu)及光學(xué)性質(zhì)的影響，

2、探究了不同顆粒的形成機(jī)制，并初步探索了氧化物微球作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。具體研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　　 1.采用激光液相燒蝕技術(shù)，研究了不同液相介質(zhì)和靶材對(duì)所制備ZnO納米顆粒微結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影響。在SDS溶液中制備的ZnO納米顆粒為規(guī)則的球形，而在水中制備的顆粒則主要為棒狀或片狀，特別地，以金屬Zn為靶材在SDS溶液中制備的顆粒為球形Zn/ZnO核/殼結(jié)構(gòu)。結(jié)合微結(jié)構(gòu)與光學(xué)性質(zhì)分析表明，以ZnO陶瓷片為靶材制備的納米顆

3、粒的本征紫外發(fā)光性質(zhì)優(yōu)于以純金屬Zn片為靶材制備的納米顆粒，ZnO顆粒中的綠光(～520nm)和紫光(～420nm)發(fā)光峰分別與不同ZnO顆粒中的氧空位和填隙鋅缺陷相關(guān)。
　　 2,利用“激光誘導(dǎo)顆粒再成型”機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三種典型氧化物(ZnO、TiO2和CuO)亞微米顆粒形貌和光學(xué)性質(zhì)操縱。以粉體顆粒為靶材，當(dāng)激光輻照到形貌無規(guī)則的粉體顆粒表面時(shí)，顆粒因吸收激光的能量，其表面開始融化；在表面能最小原理作用下，進(jìn)而在液相介質(zhì)中快

4、速形成球形顆粒；該球形化過程使得顆粒表面積減小，從而釋放了其表面能，達(dá)到熱力學(xué)更穩(wěn)定狀態(tài)。ZnO微球的熒光初步研究表明，經(jīng)過球形化的顆粒缺陷發(fā)光明顯減弱，說明其表面晶體質(zhì)量明顯改善。
　　 3.研究了氧化物微球作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。利用“激光誘導(dǎo)顆粒再成型”方法制備的氧化物微球可均勻、穩(wěn)定的分散在商品潤(rùn)滑油中，并且可以顯著降低摩擦系數(shù)。在最優(yōu)添加濃度下，摩擦系數(shù)降幅超過50％。氧化物微球的減磨機(jī)理主要是由于球形顆粒的“分