isfond
Fiċ-ċelloli tal-fjuwil tal-membrana tal-iskambju tal-protoni, minħabba l-kundizzjonijiet interni ħorox, il-pjanċi bipolari tal-metall huma sempliċi biex jissaddad u jiddeterjora l-prestazzjoni tagħhom. Għalhekk, huwa meħtieġ li jitħejjew kisjiet funzjonali fuq l-uċuħ tagħhom biex jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'prestazzjoni u durabilità. Il-kisi ġeneralment ikun meħtieġ li jkollu konduttività elettrika tajba, reżistenza għall-korrużjoni eċċellenti, ċerta idrofiliċità u idrofobiċità, saħħa tajba ta 'twaħħil u spiża baxxa. Fl-istadji tal-iżvilupp taċ-ċelluli tal-fjuwil tal-pjanċa bipolari tal-metall u l-applikazzjoni tas-suq fuq skala żgħira, kisjiet tal-metall nobbli jintużaw ħafna fil-modifika tal-wiċċ tal-pjanċi bipolari tal-metall minħabba d-diffikultà baxxa tagħhom ta 'preparazzjoni, prestazzjoni stabbli, u tolleranza għolja għall-kundizzjonijiet operattivi taċ-ċelloli tal-fjuwil. Madankollu, hekk kif l-industrija taċ-ċelloli tal-fjuwil timxi gradwalment lejn l-industrijalizzazzjoni u s-suq, l-ispiża għolja tal-kisi tal-metall prezzjuż ħarġet gradwalment. Għalhekk, ħafna riċerkaturi bdew jesploraw u jippruvaw sistemi materjali oħra. Fost dawn, il-kisja bbażata fuq il-karbonju hija waħda mill-materjali li jistgħu jintużaw b'mod prevedibbli biex jissostitwixxu kisjiet tal-metall prezzjuż għall-modifika tal-wiċċ ta 'pjanċi bipolari tal-metall.
Struttura miksija bil-karbonju
Il-karbonju għandu ħafna allotropi b'dimensjonijiet differenti, bħal fullerene, nanotubi tal-karbonju, nanofibri tal-karbonju, folji tal-grafin, djamant, eċċ. L-erba 'elettroni ta' valenza tal-karbonju għandhom tliet karatteristiċi orbitali ibridi tal-elettroni: sp, sp2, u sp3, għalhekk kull wieħed għandu differenti ħafna proprjetajiet. Tipikament, il-grafita hija magħmula minn karbonju ibridizzat sp2. Is-saff ta 'barra tiegħu għandu tliet elettroni fl-orbita sp2 trijangolari biex jifforma bond σ, u r-raba' elettron fl-orbita Pπ jifforma rabta π perpendikolari mal-pjan σ. Għalhekk, il-grafita għandha proprjetajiet varji. Struttura lamellari anisotropika. Din l-istruttura tagħtiha konduttività elettrika eċċellenti, iżda tirriżulta wkoll f'saħħa mekkanika baxxa; djamant għandu struttura ibrida sp3, u l-erba 'elettroni ta' valenza tal-atomu tal-karbonju huma allokati għall-orbital sp3 orjentat lejn tetrahedron, li jiffurmaw formazzjoni b'atomi ħdejn xulxin. Rabta σ qawwija, li tagħtiha reżistenza għolja, inertness kimika u ebusija super. Bejn il-grafita u d-djamant, hemm sustanza komposta minn strutturi ibridi sp2 u sp3 - karbonju amorfu (aC).
AC, li teżisti prinċipalment fil-forma ta 'ibridizzazzjoni sp3, għandha proprjetajiet simili għad-djamant, għalhekk tissejjaħ karbonju amorfu bħal djamant [1]. aC magħmul minn numru kbir ta 'strutturi ibridi sp2 jissejjaħ Karbonju Amorfu bħal grafita. aC jista 'jiġi ppreparat minn proċessi differenti, u l-aC ippreparat huwa wkoll divers. Matul is-snin, ħafna riċerkaturi wettqu riċerka estensiva u fil-fond dwar il-preparazzjoni u l-ottimizzazzjoni tal-prestazzjoni ta 'aC, li ppromwoviet l-iżvilupp rapidu u s-suċċess ta' dan il-materjal f'makkinarju, semikondutturi, apparat mediku u oqsma oħra ta 'applikazzjoni.
Għal applikazzjonijiet ta 'pjanċa bipolari tal-metall, il-kisi tal-wiċċ għandu mhux biss ikollu konduttività tajba biex tnaqqas ir-reżistenza tal-kuntatt, iżda wkoll ikollu reżistenza għall-korrużjoni elettrokimika biex jinibixxi l-preċipitazzjoni ta' joni tal-metall fl-ambjent ħarxa taċ-ċelloli tal-fjuwil. Għalhekk, il-proprjetajiet fiżiċi u kimiċi uniċi ta 'aC huma konsistenti ħafna mar-rekwiżiti tal-applikazzjoni tal-kisi tal-pjanċa bipolari tal-metall. Il-kompożizzjoni mikrostrutturali ta 'aC tista' tiġi aġġustata permezz ta 'proċessi ta' preparazzjoni differenti u kundizzjonijiet ta 'parametri, u b'hekk tbiddel l-ebusija tagħha, l-inertezza kimika, il-konduttività u proprjetajiet oħra biex tissodisfa r-rekwiżiti tekniċi tal-pjanċi bipolari tal-metall.
Preparazzjoni
Grazzi għall-iżvilupp mgħaġġel tat-teknoloġija tal-vakwu, issa hemm diversi metodi ta 'preparazzjoni għal aC. Diversi metodi ta 'preparazzjoni ġew integrati u tgħallmu minn xulxin biex jiżviluppaw fergħat tekniċi b'karatteristiċi differenti. L-aktar komuni u tipiċi huma kif ġej:
Magnetron sputtering huwa metodu ta 'kisi PVD li juża kamp manjetiku biex itejjeb ir-rata ta' jonizzazzjoni tal-gass sputtering biex iżid ir-rendiment ta 'sputtering. Għadda minn bosta ottimizzazzjonijiet u dderiva serje ta 'bilanċjat, żbilanċjat, AC, polz, eċċ Fergħa teknika, intużat ħafna fil-kisi tal-pjanċa bipolari tal-metall f'dawn l-aħħar snin. Is-saff tal-film imħejji b'dan il-metodu ġeneralment ikollu densità u flatness tajba, u jista 'jżomm is-sottostrat f'temperatura relattivament baxxa matul il-proċess tal-kisi, li mhux biss itejjeb l-effiċjenza tal-produzzjoni, iżda jnaqqas ukoll l-impatt tas-sħana ġġenerata mis-sottostrat fuq il-film saff. Effetti ħżiena fuq l-organizzazzjoni.
Id-depożizzjoni tal-fwar kimiku msaħħa bil-plażma (PECVD) hija teknoloġija ta 'depożizzjoni tal-fwar li tintroduċi plażma b'temperatura baxxa fis-sistema CVD. Minħabba li l-preżenza tal-plażma ssaħħaħ l-attività kimika ta 'sustanzi li jirreaġixxu, u b'hekk tnaqqas it-temperatura li tifforma l-film u żżid ir-rata ta' reazzjoni. Che et al. ipprepara film tal-karbonju amorfu li fih idroġenu li jista 'jiġi applikat għal pjanċi bipolari permezz ta' PECVD. Ir-rata ta 'depożizzjoni tista' tkun kważi 40 nm / min filwaqt li tiżgura l-prestazzjoni, tiżgura effiċjenza għolja ta 'preparazzjoni.
Il-kisi tal-jone huwa prinċipalment maqsum f'żewġ kategoriji: kisi tal-jone tal-evaporazzjoni u kisi tal-jone sputtering. Hija teknoloġija li jonizza materjali tal-kisi u tiddepożitahom fuq il-wiċċ tas-sottostrat. Il-bumbardament ta 'jonji ta' enerġija għolja jista 'mhux biss jifforma saff psewdo-diffużjoni fl-interface tal-film/sottostrat, itejjeb is-saħħa tat-twaħħil, iżda wkoll jiġġenera difetti ta' densità għolja fuq il-wiċċ tas-sottostrat, iżid ħafna d-densità tan-nukleazzjoni u jżid il- veloċità li tifforma l-film.
Teknoloġija tal-kisi tal-karbonju tal-pjanċa bipolari
AC diġà għamel progress ta 'riċerka relattivament matur fl-applikazzjoni ta' kisjiet tal-pjanċa bipolari tal-metall. Yu et al. ippreparat aC fuq azzar inossidabbli 316L permezz tal-polz bias ion plating. Minħabba l-eżistenza ta 'numru kbir ta' clusters sp2, il-mogħdija tal-migrazzjoni tal-elettroni hija pprovduta, li tnaqqas b'mod sinifikanti r-reżistenza tal-kuntatt tal-matriċi. Madankollu, minħabba l-akkumulazzjoni ta 'stress intern fil-film u l-influwenza ta' stress termali matul il-proċess ta 'preparazzjoni, membrani aC sempliċiment ippreparati fuq il-wiċċ ta' pjanċi bipolari tal-metall huma suxxettibbli għal qsim u jaqgħu, li jagħmilha diffiċli biex jintlaħqu rekwiżiti ta 'durabilità għolja f'applikazzjonijiet prattiċi. Għalhekk, ħafna nies għamlu riċerka ffukata fuq it-tnaqqis tal-istress fil-membrana u t-titjib tas-saħħa tat-twaħħil tal-bażi tal-membrana.
It-tħejjija ta 'saff ta' transizzjoni tal-metall u atomi tal-metall tad-doping biex ittejjeb il-forza tat-twaħħil hija waħda mill-modi l-aktar ovvji. L-introduzzjoni ta 'atomi tal-metall se tnaqqas l-istress, l-ebusija u l-modulu ta' Young fi ħdan il-film. Xi riċerkaturi ħejjew saff ta 'tranżizzjoni W fuq il-wiċċ tas-sottostrat qabel ma ppreparaw il-film tal-karbonju, u qabblu l-film tal-karbonju li fih is-saff W mal-kampjun tal-film tal-karbonju pur. Ir-riżultati juru li l-kampjun tal-film tal-karbonju b'saff ta 'transizzjoni W għandu saħħa ta' twaħħil aħjar
Riżultati tat-test nano-scratch ta 'film aC
Minħabba l-mikrostruttura speċjali ta 'aC, mhux biss sp2 u sp3 bonds jistgħu jikkoeżistu fis-sistema tal-film tal-karbonju, iżda wkoll jippermettu li atomi ta' elementi oħra jiġu drogati. B'mod partikolari, id-doping ta 'tipi u konċentrazzjonijiet differenti ta' atomi tal-metall se jgħin b'mod sinifikanti biex jikkontrolla l-kontenut ta 'bonds ibridi differenti fil-film tal-karbonju. Il-metalli drogati jistgħu jeżistu fil-forma ta 'karburi, gruppi tal-metall, u ossidi tal-metall. Forom differenti ta 'eżistenza Jagħti wkoll lill-film tal-karbonju prestazzjonijiet differenti. Per eżempju, Li et al. użat DC bilanċjat magnetron sputtering teknoloġija biex jippreparaw films aC b'ammonti differenti Ti-doped fuq substrati ta ' l-istainless steel 316L. Ti doping itejjeb b'mod sinifikanti l-istruttura tal-film aC, jevita t-tkabbir ta 'kristalli kolonni fuq skala kbira, u jżid id-densità tas-saff tal-film. L-introduzzjoni ta 'atomi Ti tippromwovi l-ibridizzazzjoni sp2 tal-film aC, u ż-żieda tal-ammont ta' doping Ti se tippromwovi l-formazzjoni ta 'karburi, li se ttejjeb b'mod sinifikanti l-proprjetajiet konduttivi tal-film.
Sezzjoni trasversali ta 'film aC wara doping Ti
Ġeneralment, il-preżenza ta ' metalli drogati fil-films aC hija differenti, prinċipalment minħabba l-influwenza ta ' l-ammont ta ' doping tal-metall. Zhang uża teknoloġija ta 'sputtering ta' magnetron f'kamp magħluq mhux ta 'ekwilibriju biex jipprepara films aC b'ammonti differenti ta' doping Ag u Cr fuq il-wiċċ 316L. Peress li l-preżenza tal-fażi tal-metall artab Ag żżid il-grad ta 'diffużjoni ta' atomi depożitati, hekk kif tiżdied il-konċentrazzjoni ta 'inkorporazzjoni Ag, id-distribuzzjoni tal-morfoloġija tal-wiċċ tal-film tal-karbonju gradwalment issir uniformi, u Ag gradwalment tikber fil-forma ta' aggregazzjoni ta 'cluster. Meta Cr jiġi drogat u jilħaq ċerta konċentrazzjoni, in-nanokristalli tal-karbur Cr jippreċipitaw fil-film, u jikkawżaw tnaqqis fid-daqs fiż-żona fil-qrib biex jinkiseb l-effett li jippromwovi d-densità tal-film. Mhux dan biss, il-ko-doping ta 'Ag u Cr jista' jtejjeb b'mod sinifikanti l-ID/IG ta 'Raman, li mhux biss iżid il-proporzjon sp2 fil-film, iżda wkoll jagħmel il-konfigurazzjoni tal-bond sp2 aktar kompatta.
Morfoloġija ta 'film aC taħt konċentrazzjonijiet differenti ta' doping Ag u Cr
Madankollu, ma jfissirx li iktar ma tkun għolja l-konċentrazzjoni tal-elementi tad-doping, aħjar tkun il-prestazzjoni ġenerali tal-film. Għalkemm Ag doping b'konċentrazzjoni għolja se jżid il-mogħdija tat-trażmissjoni tal-elettroni fis-saff tal-film, ir-raggruppamenti Ag ta 'daqs kbir inkorporati se jsiru żona ta' korrużjoni preferenzjali, li jipprovdu mogħdija biex l-elettrolit jinfirex fis-saff tal-film. U minħabba x-xoljiment tan-nanoclusters Ag u l-ġenerazzjoni ta 'ossidu Cr, l-ICR se jikber wara polarizzazzjoni potenzjostatika.
ICR jinbidel wara test tar-reżistenza għall-korrużjoni
Agħti fil-qosor
Hemm ħafna proċessi għat-titjib tal-prestazzjoni tal-pjanċi bipolari tal-metall billi jaġġustaw l-istruttura tal-kisi tal-karbonju amorfu, u kulħadd qed jaħdem iebes biex jiżviluppa u jipprovahom f'diversi direzzjonijiet. Madankollu, kif tittejjeb il-ħajja tal-pjanċi bipolari filwaqt li jitnaqqsu l-ispejjeż dejjem kienet il-kwistjoni ewlenija għal applikazzjonijiet kummerċjali fuq skala kbira. Ehisen wettaq ukoll ħafna riċerka u verifika fl-aspetti ta 'hawn fuq, u għandu sistema kompleta ta' evalwazzjoni tal-pjanċa bipolari. Permezz ta 'komunikazzjoni u kooperazzjoni fil-fond mal-fornituri, Ehisen tiżviluppa komponenti ta' pjanċa bipolari tal-metall ta 'prestazzjoni għolja. Bħalissa, l-aħħar pjanċi bipolari tal-metall miksija bil-karbonju applikati minn Ehisen għaddew minn testijiet komprensivi tal-prestazzjoni u testijiet stretti ta 'durabilità onlajn, u huma biżżejjed biex isostnu ħajja operattiva ta' munzell ta 'aktar minn 20,000 siegħa. L-applikazzjoni ta 'ġenerazzjoni ġdida ta' pjanċi bipolari tal-metall miksija bil-karbonju mhux biss ittejjeb il-prestazzjoni tal-munzell fuq il-bażi oriġinali, iżda wkoll tnaqqas ħafna l-ispiża tal-munzell.
prodotti relatati fl-ehisen
Ikklikkja fuq l-isem tal-prodotti biex titgħallem aktar dwar il-prodotti!