泡沫金納米孔結(jié)構(gòu)的定量表征及演變研究.pdf

1、納米孔泡沫金具有獨特的物理、化學(xué)和力學(xué)性能，具有很大的應(yīng)用潛力。泡沫金屬材料中孔和孔壁的結(jié)構(gòu)決定著其性能，因此納米孔泡沫金孔結(jié)構(gòu)的定量表征和可控制備及演化研究具有重要意義。 基于納米孔泡沫材料的特點，建立了掃描電鏡圖像分析測定孔結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法。對圖像放大倍率、圖像灰度閾值、背底校正和圖像過濾方法等進行了考察。建立了將孔壁分割為“納米顆粒串”，從而測定顆粒大小代表網(wǎng)狀孔壁的厚度的新方法。為了定量表征孔結(jié)構(gòu)的大小和形狀，設(shè)定了孔直徑

2、、孔面積、孔率、孔密度、孔圓度、孔長寬比等孔大小和形狀參數(shù)，孔壁厚度、孔壁面積、單位面積內(nèi)孔壁的面積比等孔壁參數(shù)。設(shè)計宏程序?qū)崿F(xiàn)了多幅圖像的半自動化快速檢測，測定和計算的大小參數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于4％，形狀參數(shù)的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差不大于5％。 采用金銀合金自由腐蝕及電化學(xué)腐蝕法成功制備出孔徑10nm左右的納米孔泡沫金。在定量表征孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，考察了電化學(xué)腐蝕時間，退火溫度及試劑處理對孔和孔壁的大小和形狀的影響。發(fā)現(xiàn)在電化學(xué)腐蝕23

3、5s之前孔徑大小、壁厚尺寸均逐漸增大，孔密度減少，235s之后孔徑大小、壁厚尺寸均逐漸減小，孔密度增大；整個電化學(xué)腐蝕過程中，孔率呈增大趨勢，孔壁面積和銀含量逐漸減少，電流呈先增大后減少的態(tài)勢。腐蝕過程中，金原子可能在界面應(yīng)力的作用下進行遷移和重排等自組裝。 首次采用準(zhǔn)原位的掃描電鏡觀察法，對孔徑為10nm左右的泡沫金，依次在150℃、300℃和450℃下進行退火研究。發(fā)現(xiàn)孔徑和壁厚隨溫度的升高而持續(xù)增大，孔率和孔密度逐漸減少，