一、工业金刚石技术发展水平与发展趋势（论文文献综述）
周青超,沈锡田[1]（2021）在《从专利角度分析人造金刚石技术的发展》文中指出透过专利申请可以分析行业内的前沿技术,无论是科学界还是工业界,一项新技术从诞生到消费者触手可及的产品,往往需要漫长的研发周期,在这个时间段内,要想最快速地了解行业内的研发动态以及热门领域方向,专利技术分析无疑是最好的办法。文章主要从人造金刚石专利申请年度趋势、申请人国家/地区、申请目标国家/地区、主要技术分布及技术发展趋势等维度进行分析,比较全面地阐述了全球范围内人造金刚石行业的发展趋势。最后,从专利申请布局的角度对产业和企业的发展给出了一些建议。
张航[2]（2021）在《超声辅助内圆切片加工单晶硅机理与技术研究》文中进行了进一步梳理内圆切片加工技术是单晶硅切片加工的主要方法之一,广泛应用于中、小尺寸硅片的切割和切片加工。现有内圆切片加工技术存在切片表面粗糙、锯缝材料浪费及后续抛光修整工作量大等技术缺陷,极大限制了其进一步应用和发展。本文依托国家自然科学基金“超声振动辅助高速精密内圆切片耦合动力学机理及应用技术研究”项目,以内圆切片加工技术为研究对象,从内圆刀片张紧机理研究和内圆切片加工动力学特性分析出发,开展超声辅助内圆切片加工单晶硅机理与技术研究工作。本文主要研究内容如下:（1）从板壳力学理论出发,建立了内圆刀片张紧过程的非线性大变形模型。运用强非线性方程组迭代算法求解了张紧产生的内圆刀片应力和侧向非线性变形,进而求解了刀片刚度和固有频率。利用有限元仿真验证了理论模型的正确性,利用该模型分析了张紧对内圆刀片位移、刚度和固有频率的影响规律。（2）根据加工中热传递过程建立了内圆刀片传热方程,利用傅里叶级数展开方法计算得到内圆刀片热分布。考虑刀片张紧、热分布以及刀片工件间相互作用,建立了关于内圆刀片的热-力-位移耦合动力学模型。基于该理论模型,讨论了切削参数和刀片参数对刀片振动位移、刚度和固有频率等特性的影响规律。（3）考虑内圆刀片动力学特性、机床结构和超声振动方向等因素,完成内圆切片加工用超声振动装置结构布局。基于铁木辛柯梁振动理论确定换能器和变幅杆初始尺寸,利用有限元方法对谐振频率进行优化。利用谐振型声发射传感器的高灵敏度特性和频率特性,测量了该超声振动装置的谐振频率。（4）基于压痕断裂力学理论,建立了超声辅助内圆切片加工过程中的水平切削力模型。利用单晶硅切削实验对理论切削力模型进行了实验验证,试验结果表明该模型计算的切削力与实际测试的切削力良好吻合。利用该切削力理论模型,全面分析了切削参数对切削力的影响规律。（5）设计了普通加工和超声辅助加工对比实验,测量了单晶硅切片表面微观形貌。分析了单晶硅切片表面材料去除机理,研究了主轴转速和进给速度对单晶硅切片表面粗糙度的影响。结果表明,在内圆切片加工中施加超声振动可提高材料塑性去除的比例,当前实验条件下切片表面粗糙度Sa的值平均降低约30%。
李石才[3]（2021）在《硬质合金表面镍-金刚石涂层的电化学沉积工艺及性能研究》文中研究表明硬质合金刀具拥有良好的综合性能,它能够满足不同行业的需求。三孔硬质合金刀片是现代工业生产中常使用到的刀具,经常被用来分切各种塑料薄膜、纸张、布匹、金属板等。但随着新材料、新工艺的出现,工业生产对硬质合金刀具又提出了更高的要求。因此,硬质合金表面再制造技术急待取得新的突破。电沉积作为一种成熟、低沉本的工艺,在现代工业制品中仍占据较大比重。本文以硬质合金刀片为研究基体,探究一种在其表面电化学沉积镍基纳米金刚石涂层的新工艺,在保证镀层结合力的同时尽可能提高其表面硬度和镀层的耐磨性能。硬质合金表面不同于普通钢材,因其制作工艺的特点,刀片基体内含有大量微孔,微孔内含有杂质、润滑油、离子等,导致电沉积时出现结合力差,甚至施镀困难的现象,因此需要针对其粉末冶金的特点去制定特殊的表面预处理方案。本文通过将硬质合金基体在酸碱溶液中浸泡,利用划痕仪确定了适合三孔硬质合金刀片的预处理流程。为保证纳米级金刚石在镀液中的均匀分散,实验选用了多种分散剂去验证其分散效果,利用粒径分布测试仪测量金刚石悬浮液的粒径分布,最终确定了分散剂的选用及其使用浓度。涂层制备时采用单一因素分析分别研究金刚石和分散剂两者添加量对镀层硬度和表面形貌的影响规律,再利用正交试验确定了分散剂和金刚石的使用配比,通过优选后的数据制备镍基纳米金刚石镀层和纯镍镀层,最后在转盘式摩擦磨损试验机上以相同的载荷旋转10min,通过金相显微镜的目镜刻度观察磨痕的宽度。正交实验中以硬度为主要评价标准,排列出三因素三水平共计九组实验,通过使用spass软件对正交试验数据分析,优化出最优的实验数据。摩擦磨损实验不仅获得了涂层的摩擦系数,还可以分析磨痕的宽度和磨损形式,充分判别金刚石复合镀层的耐磨能力。实验结果表明,合适的硬质合金预处理流程不仅增加镀层与基体的结合力,而且解决了硬质合金刀片在制备镍基纳米金刚石时不易沉积的问题,其中混酸处理10s,Murakam溶液处理25min时硬质合金不仅表面粗糙度由430nm增加到487nm,而且划痕形貌显示其结合力最好;仅仅采用Murakam溶液刻蚀15min之内时,镀层结合力也由23.44N逐渐增加到122.23N。在金刚石浓度为0.5g/L、金刚石粒径为50nm悬浮液中,当分散剂5040添加浓度为4g/L时,金刚石粒径分布为64nm,而未添加分散剂粒径分布为372nm,且分散剂5040浓度为1g/L时金刚石粒径分布达到44nm,分散剂的选用降低了镀液中金刚石的团聚现象。同时,在电沉积过程中发现,分散剂5040的加入使镀层中金刚石粒径团聚现象大大降低。正交实验数据显示,复合镀层的硬度与金刚石粒径大小呈正比,与分散剂浓度大小呈反比,正交优化后的参数是金刚石粒径250nm、金刚石添加量4g/L、分散剂添加量0.5g/L,正交试验后硬度可以达到860HV,较纯镍镀层500HV有极大地提高。摩擦磨损实验表明金刚石颗粒的加入,镀层的表面摩擦系数由纯镍的0.2487降低为0.1794,磨痕宽度也从0.44mm降低为0.4mm,镀层耐磨性能得到一定提升。
王杨[4]（2021）在《硅衬底/铱/外延金刚石的第一性原理计算及实验研究》文中提出金刚石因其极佳的物理化学性质,可应用于各种高端的科技领域,单晶金刚石,特别是大尺寸、高质量的单晶电子级金刚石,更是由于结构完整、纯度高、缺陷密度低而备受关注。这样的金刚石单晶片需要使用化学气相沉积方法制备,同质外延和异质外延是两种不同的实现途径,其不同点在于生长金刚石所用的衬底。同质外延以高温高压法制备的金刚石单晶片作为衬底,而异质外延则以非金刚石材料作为金刚石生长的衬底材料。选择合适的衬底是金刚石异质外延生长的首要步骤,一般认为在Ir（100）上生长的金刚石具有最高的质量,但是对于该现象的解释,以及对金刚石外延生长过程和机理的描述还不够完整。另外,Ir（100）薄膜仍然要生长于其他底层衬底之上,考虑到衬底面积的扩展、热膨胀系数的匹配等理论与技术因素,需要对衬底的结构进行设计,以及了解衬底各层之间界面的相互作用与结合能力。本文即从这几个方面对金刚石在铱薄膜上异质外延生长的过程和机理进行了研究,总体上分为模拟和实验两大部分。模拟部分主要利用基于密度泛函理论的CASTEP程序（集成于Materials Studio 2017软件）进行,另外对于生长动力学过程的描述使用了分子动力学模块Forcite。实验部分主要包括金刚石异质外延生长衬底的制备和金刚石在Ir（100）上的形核与生长。本文首先给出了设计金刚石生长衬底时需要考虑的因素,包括理论因素与技术因素,从而设计出Si（100）/TiN（100）/MgO（100）/Ir（100）的适合金刚石异质外延生长的衬底结构。本文中对MgO（100）衬底上生长Ir（100）薄膜的过程进行了模拟,从一次形成能和分步形成能两个角度对生长过程的能量进行了计算,结果表明适当提高沉积速率可以提高Ir（100）薄膜的生长质量。为了扩大金刚石异质外延衬底的面积,可以使用Si作为最底层衬底,因此涉及到Si/TiN、Si/TiN/MgO等薄膜之间的相互作用过程,本文同样对这些衬底之间的结合和化学键作用进行了描述,对TiN过渡层所起到的粘接作用机理进行了解释。之后,根据吸附和脱附两个模型,从能量的角度对于C原子在Ir（100）上的溶解-析出过程进行了研究,并与C原子和Ni、Cu等之间的相互作用和能量变化进行对比,进而对Ir功能层的唯一性进行了说明,从可行性和实现性两个维度,对金刚石异质外延衬底进行评价。计算结果表明,自由吸附过程结束后,C原子位于Ir薄膜表面之上的结构是稳定状态,而如果C原子从Ir功能层亚表面析出,则在亚表面接近表面的位置有一个亚稳定的过渡态结构。因此,在C原子浅注入于Ir功能层亚表面的过程中,在C原子浓度较低时,C原子将停留于亚稳定位置;而升高C原子浓度,C原子会最终析出并在Ir表面上方稳定。这样的溶解-析出过程可以持续进行,并有利于最初的金刚石晶核的形成,以及为金刚石初级晶核的位置和取向微调提供能量,使初级晶核可以聚集生长,并达到相近的取向。金刚石生长是生长室内的各种粒子与衬底之间的相互作用,本文对生长的动力学过程进行了模拟,并对Ir（100）/金刚石界面之间的化学键和微观应力进行了分析。形核过程中,可以通过衬底施加负偏压提高金刚石形核密度,本文认为偏压增强形核（BEN）法的主要机理是C原子浅注入于Ir功能层的亚表面,并以此为基础,计算了偏压范围,能够与实验结果很好地符合。当C原子浓度增加时,对C原子析出和初级晶核形成的过程进行了解释。在金刚石生长过程,给出了金刚石在Ir（100）的生长过程中的能量和构型变化,并认为在生长过程中,应控制碳源浓度,使得晶核与晶核间间隙尺寸相当,有利于晶核后续的连接。同时,形成的晶核取向一致性良好,晶粒之间夹角较小（<4°）时,可以形成取向一致生长。本文利用脉冲激光沉积方法制备了Si/TiN/MgO叠层,为衬底尺寸扩大提供了可能,其中提出了薄膜制备过程的技术参数之间的协同作用等理论。在MgO单晶片上利用电子束蒸镀方法外延了高质量、表面原子级平滑的Ir（100）薄膜,并继续利用微波等离子体辅助化学气相沉积系统进行了金刚石的形核和生长。在金刚石生长过程中,可以观察到晶核的形成与聚集、晶界的连接等过程,很好地支持了模拟结果,证明了Ir功能层对金刚石外延生长的有益作用,对金刚石异质外延生长过程进行了完整的描述,指导了外延过程中技术参数的选择。同时,提出了外延可互换性的概念,并在金刚石衬底上外延了Ir（100）薄膜,为后续异质外延辅助同质形核、衬底图形化等应用提供了研究基础。
刘睿[5]（2021）在《基于高温高压的改性石墨作为锂离子电池负极材料的研究》文中研究表明全球能源危机和环境污染引发了对可持续能源和储能装置的巨大需求。其中,在储能领域中锂离子电池因具有低成本、高性能以及高安全性等更是备受消费者的青睐。然而,就目前商用锂离子电池的负极石墨而言,普遍存在两个方面的问题:人造石墨生产效率低且价格昂贵,而低成本的天然石墨性能较差并已被归类为供应风险材料。因此,寻找低成本的石墨作为负极材料,例如石墨废弃物等等变得尤为重要。事实上,石墨的应用领域极为广泛,如化工、机械、电子产业和国防等。其中,人造金刚石行业每年使用的天然石墨量和产生的石墨废弃物都很多。由此我们推测,如能把这些由高温高压和催化剂处理后石墨废弃物,改造成锂离子电池负极材料,那么对于石墨类负极材料将是一个补充。然而,关于这方面的研究尚未有相关的报道。为此,我们对各类金刚石合成用石墨以及它所产生的石墨废弃物进行以下研究。（1）为了能够深入了解石墨废弃物的结构和电化学性能,首先对天然鳞片石墨以及经过刻蚀、氧化和包覆后的形貌、结构及电化学性能进行研究。（2）研究了工业级金刚石废弃石墨及通过刻蚀和氧化后的形貌、结构和电化学性能。与天然石墨相比,大多数工业级金刚石废弃石墨具有通透的孔洞结构。在电流密度为0.1C时,废弃石墨200次循环后放电比容量稳定在396.9mAh/g;在空气中480℃氧化下,经100次循环后放电比容量稳定在349mAh/g。KOH刻蚀900℃下,100次循环后放电比容量稳定在281mAh/g。（3）研究了宝石级金刚石废弃石墨以及经刻蚀、氧化改性后的形貌、结构和电化学性能。研究发现,在电流密度为0.1 C时,再结晶石墨经100次循环后放电比容量为288.6mAh/g;在空气中480℃氧化下,100次循环后放电比容量为307.8mAh/g。KOH刻蚀1000℃下,100次循环后放电比容量为341mAh/g。总之,通过以上研究,合成金刚石后的石墨废弃物经相关的改造可成为锂离子电池负极材料。
李超国[6]（2021）在《微圆弧金刚石刀具质量的测量与评价技术》文中认为微结构表面以其优越的减磨、光学、超疏水等性能,在军事、航空航天等领域受到广泛应用,而要想让微结构表面达到理想的性能,需要加工出较高的形状精度和超光滑表面。目前,表面微结构加工方法有铣削和车削等方法,其中采用微圆弧金刚石刀具的车削法以其原理简单、效果优良等特点,已成为一种重要的加工技术。要想加工出高精度、高质量的微结构表面,对于刀具本身的质量必然也是要求极为严格。随着当前微圆弧金刚石刀具的刃磨质量越来越好,其对于质量检测手段的要求也更加严格。因此,研究高精度、高效率的微圆弧金刚石刀具质量检测评价方法有着很重要的实用价值。本文基于此目标,进行了以下的理论及实验研究。首先,本文利用超高分辨率CCD相机获取了适合进行刀尖圆弧评价的相关图像,并通过对图像边缘像素点提取方法进行对比分析,得出了较为精确的边缘提取方案。同时,本文采用空间变换理论进行刀尖圆弧的拟合,并与DTRC半径波幅测量仪评价结果进行对比,结果表明空间变换的刀尖圆弧拟合方法具有优良的拟合精度。在此基础上,本文还提出了轮廓的曲直分离策略以精确分离出圆弧部分轮廓,与拟合圆弧作差得到了刀尖圆弧轮廓误差曲线,并选取合适的空间截止滤波波长,利用高斯滤波得到了圆弧波纹度评价结果。此外,本文提出利用AFM测量得到刀具后刀面靠近刃口部分的磨痕数据,可为进一步优化刀具刃磨工艺提供借鉴。其次,利用原子力显微镜搭配专用夹具,进行了微圆弧金刚石刀具刃口形貌的检测,并提出了新的误差补偿方法,分别解决了形貌偏斜误差和AFM探针形貌耦合误差。最后,采用逐步最小二乘拟合的方法对切削刃钝圆半径进行了评价,同时在大量测量实验的基础上,针对实际切削部分的刃口微缺陷进行了检测、分类和评价。最后,基于神经网络构建了微圆弧金刚石刀具的综合评价模型,并通过超精密切削实验收集了较多的训练集,结合遗传算法,不断训练得到了较优的模型结果。同时,在上述章节研究结果的基础上,本文进一步设计和编写了一体化处理软件,极大地提高了测量便捷性和测量效率。
于大伟[7]（2021）在《激光原位辅助金刚石印压微孔成形机理研究》文中进行了进一步梳理随着现代工业的飞速发展,超精密仪器及设备被广泛应用到各个领域,微孔的应用范围也越来越广,对微孔质量的要求也越来越高。针对超声波侧漏仪标定样件对微孔的使用需求,已经提出了印压加工的微孔成形方法,但现有印压加工技术存在加工硬化现象,在微孔边缘产生微裂纹,大大降低了标定样件的使用寿命,对此,本文提出一种基于激光原位辅助金刚石圆锥压头单向印压微孔的成形方法,激光穿过圆锥压头,照射到纯铜薄片上,对纯铜薄片进行加热软化,并通过圆锥压头进行印压加工,以实现超微孔的成形加工。该方法既可以满足不同工况的加热要求,也便于控制加工温度,可有效提高微孔的加工质量,抑制微孔边缘微裂纹的萌生与扩展,延长标定样件的使用寿命。本文首先对纯铜薄片热变形机理进行分析,印压加工中,微孔边缘微裂纹的萌生与扩展情况是衡量成孔质量的重要因素,从微观晶粒的角度分析不同加工温度下纯铜动态再结晶过程,建立晶粒尺寸与微裂纹之间的关系,并根据二者之间的关系从理论分析角度确定适宜的加工温度范围;印压加工中所用的圆锥压头为轴棱锥,对光在轴棱锥中的传输特性进行简要分析,基于COMSOL仿真软件对激光穿过不同锥角圆锥压头后,电场模的分布情况进行分析,由此确定激光能量损失最小的圆锥压头,并根据实际的加工需求,设计激光原位辅助印压加工所需的圆锥压头;对激光与纯铜薄片之间的能量传输进行分析,确定纯铜薄片对不同波长激光的吸收率。然后对激光照射下纯铜工件的温度场分布情况进行有限元仿真分析,分析不同激光功率下纯铜薄片温度场分布,并根据得到的仿真结果,通过改变激光功率控制温度,对激光原位辅助金刚石印压微孔的加工过程进行模拟仿真,分析了不同基底、不同温度下的成孔时刻以及工件表面隆起高度,并利用DEFORM-3D有限元分析软件中Microstructure模块对不同加工温度下晶粒的变化情况进行分析,对晶粒的演变规律进行归纳总结;利用激光原位辅助印压加工的优势,设计四种不同的加工方案,将四种方案的加工效果进行对比,选取最优的加工方案,为后续实验研究奠定基础。最后对印压装置进行进一步开发,使其能够满足激光原位辅助金刚石印压加工的要求,并制定实验方案。通过大量的对比实验,确定了圆锥压头锥角与钝圆半径、基底、加工温度以及不同工况对印压成孔的影响规律,总结出最优的加工参数,验证本文理论分析以及模拟仿真部分的准确性,为形成具有自主知识产权的激光原位辅助金刚石印压微孔技术奠定基础。
王旭磊[8]（2021）在《液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究》文中研究指明金刚石/碳化硅复合材料具有热导率高、热膨胀系数低、半导体性能优异和密度低等优异的综合性能,适用于电子封装材料。本文针对无压渗硅制备金刚石/碳化硅复合材料尺寸不稳定和金刚石易石墨化等不足,重点对气相硅渗透和液相硅熔渗工艺进行优化,探究了复合材料多孔坯体的裂解特性,研究了金刚石含量和表面镀覆碳化硅对复合材料组织结构、热物理性能以及力学性能的影响,揭示了无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。通过课题研究,解决了样品尺寸不稳定和金刚石易石墨化的难题,为复合材料在电子封装领域的应用奠定了基础,主要研究结果如下:（1）研究了金刚石/碳化硅复合材料多孔坯体的组织结构和物理性能,分析了坯体裂解纳米线的生长机理。结果表明:复合材料多孔坯体热解的过程中生成了 3C-SiC轴纳米线,直径约为15～35 nm。酚醛树脂裂解生成的多孔聚并苯和裂解气氛中残留的氧气促进了碳化硅的形成和纳米线的定向生长。金刚石颗粒间纳米线减小了多孔坯体的中值孔径,多孔聚并苯增加了多孔坯体的孔隙率,有利于后续硅熔渗致密化多孔坯体。（2）开展了气相硅渗透和液相硅熔渗的工艺优化研究。通过模具设计和工艺参数优化,气相硅渗透制备了金刚石/碳化硅复合材料,样品热导率为532.7 W/（m·K）,热膨胀系数为2.58ppm/K,密度为3.18 g/cm3。液相硅熔渗的模具设计和新型硅渗料的开发保证了样品的表面质量和尺寸稳定性,为近净成形奠定了基础。对比气相硅渗透,液相硅熔渗具有工艺稳定和样品尺寸可控等优点。液相硅熔渗制备的样品热导率为600.4 W/（m·K）,热膨胀系数为3.28 ppm/K,密度为3.23 g/cm3,相对密度达到99%以上。液相硅熔渗有效的控制了金刚石的石墨化程度,提高了复合材料的热导率。（3）研究了复合材料的组织结构以及无压硅熔渗的过程机理和复合材料致密化机理。结果表明:复合材料微观组织分布均匀,金刚石没有发生石墨化转变。金刚石表面侵蚀区存在纳米碳化硅。不同碳硅比影响碳化硅的形貌。液相硅熔渗制备复合材料的过程包含“气-液”混合渗。揭示了复合材料致密化机理可以分为三部分:1、金刚石表面的硅碳反应;2、碳化硅纳米线的形成;3、硅毛细作用填充。金刚石表面腐蚀区域存在纳米碳化硅相,与金刚石具有一定的取向关系。（4）研究了金刚石含量和表面改性对复合材料热物理性能的影响。结果表明:随着金刚石含量的增加,复合材料的热导率先增加后降低。当金刚石体积分数为60%时,复合材料的热导率达到最大值,镀碳化硅金刚石/碳化硅复合材料的热导率为545.9 W/（m·K）,未镀覆金刚石增强复合材料的热导率为581.8W/（m·K）。液相硅熔渗制备的复合材料中碳化硅三维网状结构形成了热传导的优先路径,复合材料热导率实验值略高于H-J模型和DEM模型预测值。复合材料热膨胀系数随温度升高逐渐增大,测试温度范围内,复合材料的热膨胀系数为1.0～3.25 ppm/K,能很好的与硅材料相匹配。复合材料热膨胀系数实验值与Kerner模型的上限值接近。（5）研究了金刚石含量和表面改性对复合材料弯曲强度的影响,对比分析了典型复合材料的性能优劣。金刚石镀覆改性后复合材料的弯曲强度提高了16.9%（Dia.60 vol.%）。当增强相含量为60 vol.%时,金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度达到了 407.56 MPa,是球形石墨/铜复合材料的1.24倍,是金刚石/铜复合材料的2.37倍。液相硅熔渗制备的金刚石/碳化硅复合材料弯曲强度均在200 MPa以上,能满足电子封装材料对弯曲强度的要求。建立了液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料的工艺路线,液相硅熔渗具有设备要求低、易于控制、稳定性好和成本低等优点,能够制备性能优异的金刚石/碳化硅复合材料,具有优异性能的金刚石/碳化硅复合材料适用于电子封装材料。
孙明琪[9]（2020）在《金刚石颗粒/树脂基复合材料的制备与导热性能研究》文中研究说明不断微型化、密集化、高频化、功能化的电子元器件使得电子设备中热点和冗余热已严重影响其内部器件的寿命和可靠性。2016年《自然》指出:由于散热问题无法解决,“Moore定律”即将消失。为保证电子设备快速地持续发展,电子设备的有效热管理已成为该领域中亟待解决的重要问题,其中电子封装材料的开发成为实现有效热管理中的重要一环。基于应用的考量,高分子基复合材料由于兼顾轻量化、绝缘性、抗冲击性、易加工、可设计等优点,在电子封装中备受关注。目前,限制高分子基复合材料导热性能的关键科学问题包括:聚合物本征热导率低、界面热阻的精确控制以及微观结构的有效调控。如何基于这三个关键科学问题,突破高分子本征热导率低的限制,同时实现其热导率的有效调控以满足实际需求,成为高分子封装材料研究中最重要的目标。单晶金刚石由于具有极高热导率、良好的绝缘性和较为低廉的价格,是一种有潜力的高分子封装材料的填充体。因此,本文选择单晶金刚石/高分子基复合材料为研究体系,针对微观结构调控这个关键科学问题,提出三种不同的金刚石微观分布状态,选择合理的制备方法,实现一维定向排布结构、层状平行分布结构和三维通道结构的构筑,以及复合材料的导热性能、电学性能的研究,为金刚石/高分子基复合材料的多尺度结构设计奠定基础。论文分为如下几个部分:选择外置磁场辅助法以实现金刚石一维定向排布结构构筑的目标,采用化学共沉淀法对金刚石颗粒进行磁性纳米颗粒的负载,解决金刚石对外置磁场不响应的技术问题。结果表明,制备的复合材料中金刚石颗粒沿磁场方向呈现良好的柱状“颗粒束”对齐组装,成功地实现了一维定向排布结构的构筑。通过填充量的调节,研究了柱状“颗粒束”结构的变化规律,同时发现:复合材料的导热性能明显提高,5.1 vol%填充量的磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料比随机分布的同体系复合材料高250%,填充量为14 vol%的复合材料的面外方向上的热导率可达1.37W/m K;虽然引入了磁铁矿,复合材料的电阻率仍处在绝缘范围内。以实现金刚石层状平行分布结构的构筑为目标,采用蒸发自组装法预先构筑了金刚石密堆积层,解决了金刚石颗粒层状可调控的技术问题,并通过手糊成型和机械切割解决了金刚石密堆积层沿面外方向平行分布的技术问题。结果表明,成功地实现了金刚石颗粒层状平行分布结构的构筑,具有这种结构的复合材料的导热性能具有明显的各向异性,当金刚石的填充量为24.7 vol%时,层状平行分布结构复合材料的面外热导率为2.0 W/m K,比均匀分布的同体系复合材料提高了335%。以层状平行分布结构的金刚石/硅凝胶复合材料为研究对象,基于ANSYS Workbench软件,采用有限元模拟的方法,通过构建多尺度有限元模型研究了层厚度结构变量对复合材料面外热导率的影响及机理。并且通过制备具有不同金刚石层厚度和填充量的层状平行分布结构复合材料,对模拟结果进行验证。结果表明金刚石层厚度的减小可有效提高层状平行分布结构复合材料的热导率,当金刚石填充量为24.7 vol%时,金刚石层厚度为40μm的层状平行分布结构复合材料的面外热导率可达2.55 W/m K,比均匀分布的金刚石复合材料提高了454%。同时,在Ku波段复合材料的介电常数随金刚石层厚度的减小而增大,但变化幅度较小,其值在3.5之内,其tanδ值小（<0.1）,可用于微波电子封装中。选择模板法以实现金刚石三维通道结构构筑的目标,以化学气相沉积的三维石墨烯为模板,采用真空辅助抽滤法,解决了金刚石纳米颗粒三维堆积的技术问题。结果表明,金刚石纳米颗粒沿石墨烯壁密堆积,成功地实现了金刚石颗粒三维通道结构的构筑。具有双通道三维导热网络结构的复合材料的传热性能明显优于均匀分布的同体系复合材料,当金刚石和石墨烯的总填充量为1.97 vol%时,所得到的三维双通道结构复合材料的热导率可达0.279 W/m K,热导率增长效率为74.33%。三维双通道结构复合材料的导电性能没有受到金刚石引入的影响,其电导率为0.256 S/cm。以三维双通道结构金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料为研究对象,采用单轴压缩石墨烯模板的方法来实现金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料中三维双通道结构密度的调节。结果表明,随着三维双通道结构密度的增加,复合材料面内、面外方向热导率及各向异性系数随之升高,伴随而来的是机械性能的下降。
舒国阳[10]（2020）在《单晶金刚石同质连接机制、结构及性能研究》文中研究表明随着近年来我国航空宇航领域的快速发展,航天器系统中如宇航探测、高频通信等技术进一步对电子、光学器件提出了功能综合性、集成性和小型化的要求,也因此带来了由电路及芯片结构复杂、单位功率增加等造成散热不足的严重问题,导致器件寿命大幅缩减甚至过热破坏,因此亟需更为优良的材料和器件结构设计等解决方案。集热、力、光、电等优异属性于一身的金刚石材料及其器件,可满足航空宇航领域先进装备对功率器件高通量热管理技术的迫切需要,成为关键和必要的材料及器件解决方案。其中,大尺寸、高晶体品质,以及具有特殊结构的单晶金刚石材料和器件的制备是核心问题。而当前最典型和成熟的单晶金刚石技术,包括高温高压法（HPHT）和化学气相沉积法（CVD）,依旧由于制备和加工技术的不完善,造成材料尺寸小、晶体质量不高、结构单一等“卡脖子”问题,极大制约了金刚石材料原本的优异性能的发挥。本文为解决航空宇航领域所需的单晶金刚石在大尺寸、高品质、多结构等方面难以协调的问题,通过对CVD金刚石制备技术的研究,整合性提出了金刚石“同质连接”的新概念,即基于金刚石同质外延和相互连接的有效协同调控,形成大面积、多尺度、多结构单晶金刚石的技术。这一概念并不仅仅适用于经典的马赛克拼接,而是广泛地囊括了单晶金刚石异质外延、多晶金刚石生长等各个细分方向,成为贯穿CVD金刚石生长制备领域的普适概念。通过对“同质连接”概念相关技术细节的深入探索分析,本文将研究内容分为四大部分:（1）同质外延动力学机制、过程及强辅助工艺;（2）连接过程及机制;（3）同质连接金刚石材料性能;（4）三维多尺度结构技术与设计。首先,探索了同质外延初期形核,确认了岛状模式向台阶生长模式的演变过程及台阶迁移和沉积生长速度的关系;探究了中断-继续生长界面的缺陷及掺杂状态与分布,发现了该过程对表面生长模式产生的扰乱和复原现象;此外,调控并获得了高品质金刚石高速率生长所需的高功率密度等离子体环境,获得了多晶态36μm/h的高沉积速率,为金刚石的制备提供原理和技术支持。而后,对金刚石“连接”的概念进行广义化详述,并对其中晶核连接形成界面的微观动力学机制和过程进行了分析,揭示了金刚石晶核尺寸、晶向等偏差对连接界面的影响;对同质连接技术中“横向生长”这一关键过程进行了研究,探明了金刚石在较大等离子体密度梯度及约150℃温度梯度的双重影响下,侧表面由上至下呈现出单晶相形貌改变、杂质浓度逐渐增大,并在下部逐渐向多晶-纳米晶/非晶的晶态转变情况。之后,以mosaic拼接单晶金刚石为典型技术作为高品质同质连接金刚石的代表,对样品制备工艺进行了优化,获得了质量优良的连接界面并表征了样品晶体属性及热学性能:发现了界面处仅20μm范围内呈现应力和缺陷富集区,位错密度上升至107/cm2量级,但样件的整体导热性能依然很好,具备2470W/mK以上的极高热导率,相比无连接界面处（2530W/mK）仅有极小程度的降低。在优化工艺下实现了英寸级大面积的单晶金刚石同质连接样品的制备。最后,采用同质连接技术对金刚石宏观及微纳尺度的三维结构进行了设计制备,验证了宏观三维结构的内应力和缺陷分布,制备了极窄几乎无应力区的优质界面;微纳尺度三维周期有序结构由于其结构特殊性,实现了光学反射增益和法布里波罗干涉,突破了该结构传统上仅能制备多晶/纳米晶态的限制,实现了单晶态的金刚石光子晶体结构,在提升光学性能的同时具备了单晶金刚石其他典型的优异属性。上述结构的实现可满足航空航天领域电子器件热管理及光学元件等应用中对具有异形三维结构、多尺度空间结构的材料解决方案的迫切需求。
二、工业金刚石技术发展水平与发展趋势（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、工业金刚石技术发展水平与发展趋势（论文提纲范文）
（1）从专利角度分析人造金刚石技术的发展（论文提纲范文）
| 1 行业发展趋势分析 |
| 2 专利申请态势分析 |
| (1)全球专利申请年度趋势分析 |
| (2)全球专利申请人国别分析 |
| (3)各技术领域专利的功效分析 |
| (4)全球专利申请人排名 |
| 3 专利布局情况分析 |
| 4 结语 |
（2）超声辅助内圆切片加工单晶硅机理与技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 内圆切片加工技术研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状及发展动态 |
| 1.2.2 国内研究现状及发展动态 |
| 1.2.3 内圆切片加工技术现存不足 |
| 1.3 超声辅助加工技术概况 |
| 1.4 本文研究目标与内容 |
| 1.4.1 研究目标 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 1.4.3 本文研究脉络 |
| 第2章 内圆刀片张紧机理研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 内圆刀片张紧过程建模 |
| 2.2.1 刀片侧向位移 |
| 2.2.2 刀片刚度及稳定性 |
| 2.3 刀片张紧模型有限元验证 |
| 2.4 内圆刀片张紧特性分析 |
| 2.4.1 刀片位移及总张紧力 |
| 2.4.2 刀片刚度 |
| 2.4.3 刀片固有频率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 内圆切片加工动力学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 内圆刀片承载分析 |
| 3.3 切片动力学建模 |
| 3.3.1 传热模型 |
| 3.3.2 面内应力模型 |
| 3.3.3 侧向振动模型 |
| 3.4 内圆刀片动力学特性 |
| 3.4.1 温度分布 |
| 3.4.2 面内应力分布 |
| 3.4.3 侧向位移分布 |
| 3.4.4 固有频率和稳定性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 内圆切片加工超声振动装置开发 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 超声辅助内圆切片加工机理 |
| 4.2.1 加工原理分析 |
| 4.2.2 材料去除机理 |
| 4.2.3 机械结构布局 |
| 4.3 超声振子结构设计 |
| 4.3.1 超声换能器 |
| 4.3.2 超声变幅杆 |
| 4.3.3 超声振子频率优化 |
| 4.3.4 超声振子装配 |
| 4.4 超声振子频率测试 |
| 4.4.1 弯曲超声振子频率测试装置开发 |
| 4.4.2 内圆切片加工用超声振子频率测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 超声辅助内圆切割单晶硅的切削力研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 切削力建模 |
| 5.2.1 建模方法和假设 |
| 5.2.2 单颗磨粒分析 |
| 5.2.3 水平切削力模型 |
| 5.3 切削力测试实验 |
| 5.3.1 实验台搭建 |
| 5.3.2 内圆刀片及工件 |
| 5.3.3 实验设计 |
| 5.3.4 切削力数据处理 |
| 5.4 测试结果及分析 |
| 5.4.1 断裂体积因子K_V |
| 5.4.2 水平切削力模型验证 |
| 5.4.3 切削参数对水平切削力的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 超声辅助内圆切割单晶硅的切片表面粗糙度研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 切片表面质量对比加工测试实验 |
| 6.2.1 单晶硅切片加工方案 |
| 6.2.2 单晶硅切片检测方案 |
| 6.3 切片表面质量对比分析 |
| 6.3.1 表面微观形貌 |
| 6.3.2 表面粗糙度值 |
| 6.4 主轴转速和进给速度对切片表面粗糙度影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 作者简介 |
| 科研成果 |
| 致谢 |
（3）硬质合金表面镍-金刚石涂层的电化学沉积工艺及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的来源及背景 |
| 1.2 硬质合金工具概况 |
| 1.2.1 硬质合金的性能 |
| 1.2.2 硬质合金表面预处理的研究 |
| 1.2.3 硬质合金涂层刀具的国内外研究现状 |
| 1.2.4 硬质合金涂层的发展趋势 |
| 1.3 纳米金刚石的性能 |
| 1.3.1 金刚石的基本性能 |
| 1.3.2 纳米材料的基本特性 |
| 1.3.3 纳米金刚石悬浮液的分散 |
| 1.4 电镀镍-金刚石涂层的研究及发展趋势 |
| 1.4.1 复合电镀的发展 |
| 1.4.2 纳米复合镀的机理与优势 |
| 1.4.3 电镀金刚石研究现状 |
| 1.4.4 电镀金刚石的发展趋势 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 第二章 镀层性能检测及评价方法 |
| 2.1 镀层表面微观形貌评价 |
| 2.2 镀层硬度及耐磨性评价 |
| 2.3 镀层结合力评价 |
| 2.4 分散剂分散效果评价 |
| 第三章 硬质合金表面预处理工艺研究 |
| 3.1 硬质合金的预处理工艺 |
| 3.2 硬质合金表面纯镍涂层的制备 |
| 3.2.1 镀液选用及配置 |
| 3.2.2 硬质合金表面电沉积镍镀层 |
| 3.3 硬质合金表面的预处理工艺研究 |
| 3.3.1 预处理中活化的作用 |
| 3.3.2 预处理后表面粗糙度 |
| 3.3.3 硬质合金表面镍涂层表面形貌 |
| 3.3.4 表面结合力判定 |
| 3.3.5 碱处理作用时间对结合力的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 纳米金刚石分散工艺研究 |
| 4.1 纳米金刚石的分散方法 |
| 4.2 金刚石悬浮液的浓度的选取 |
| 4.3 分散剂的选用及实验分析 |
| 4.3.1 不同分散剂的分散效果 |
| 4.3.2 分散剂浓度对悬浮液粒径的影响 |
| 4.3.3 不同粒径金刚石对悬浮液的影响规律 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 镍-纳米金刚石涂层的制备及性能研究 |
| 5.1 镍-纳米金刚石镀层的制备 |
| 5.1.1 实验材料及设备 |
| 5.1.2 镀液成分介绍及技术参数 |
| 5.1.3 电镀镍-纳米金刚石涂层 |
| 5.2 纳米金刚石的浓度对镀层硬度的影响规律 |
| 5.3 分散剂浓度对镀层表面形貌的影响规律 |
| 5.4 镍-纳米金刚石涂层工艺参数的优化 |
| 5.4.1 正交试验优化及结果分析 |
| 5.4.2 散剂对涂层表面形貌的影响 |
| 5.4.3 金刚石涂层对耐磨性能的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间取得的研究成果目录 |
（4）硅衬底/铱/外延金刚石的第一性原理计算及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究目的及意义 |
| 1.2 单晶金刚石的制备、性质与应用 |
| 1.2.1 单晶金刚石的制备 |
| 1.2.2 单晶金刚石的性质与应用 |
| 1.2.3 单晶金刚石的表面微结构加工 |
| 1.3 金刚石异质外延生长衬底 |
| 1.3.1 常用的金刚石外延衬底材料 |
| 1.3.2 基于铱(Ir)的不同衬底结构 |
| 1.4 金刚石的形核和生长 |
| 1.4.1 偏压增强形核(BEN)法与初级核的形成 |
| 1.4.2 次级核的形成与衬底的表面形貌 |
| 1.4.3 金刚石外延生长的阶段 |
| 1.4.4 提高金刚石外延质量的衬底图形化生长方法 |
| 1.4.5 第一性原理计算研究薄膜生长机理 |
| 1.5 论文的主要研究内容和方法 |
| 1.5.1 论文的主要研究内容和意义 |
| 1.5.2 论文的主要研究方法 |
| 第2章 计算理论与实验方法 |
| 2.1 分子模拟与第一性原理计算方法 |
| 2.1.1 分子模拟的概念 |
| 2.1.2 第一性原理 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.2.3 交换相关泛函 |
| 2.3 计算软件与模块 |
| 2.3.1 Materials Studio软件及其优势 |
| 2.3.2 模块介绍 |
| 2.4 实验仪器及制样步骤 |
| 2.4.1 脉冲激光沉积(PLD)系统 |
| 2.4.2 电子束蒸镀(e-beam)系统 |
| 2.4.3 微波等离子体辅助化学气相沉积(MPCVD)系统 |
| 2.5 测试仪器及方法 |
| 2.5.1 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.5.2 X射线衍射仪(XRD) |
| 2.5.3 原子力显微镜(AFM) |
| 2.5.4 X射线光电子能谱仪(XPS) |
| 2.5.5 拉曼光谱仪(Raman) |
| 第3章 金刚石异质外延底层衬底的生长理论 |
| 3.1 金刚石异质外延衬底设计 |
| 3.1.1 衬底设计的理论因素 |
| 3.1.2 衬底设计的技术因素 |
| 3.2 Si衬底上生长结构完整的TiN薄膜 |
| 3.2.1 模型及计算方法 |
| 3.2.2 TiN(100)的力学性质 |
| 3.2.3 粘接能与成键特性 |
| 3.3 TiN薄膜的粘接作用 |
| 3.3.1 模型及计算方法 |
| 3.3.2 界面吸附能与构型 |
| 3.3.3 布居分析 |
| 3.3.4 界面的电子结构与态密度 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ir(100)功能层对金刚石形核的促进 |
| 4.1 最初生长阶段Ir-C之间的相互作用 |
| 4.1.1 模型及计算方法 |
| 4.1.2 C原子在Ir(100)表面的吸附和脱附 |
| 4.1.3 浅注入C原子的析出 |
| 4.2 Ir功能层在金刚石形核过程中的作用 |
| 4.2.1 C原子与Cu、Ni(100)的相互作用 |
| 4.2.2 不同衬底上金刚石生长的可行性与实现性 |
| 4.3 MgO(100)上外延的Ir薄膜 |
| 4.3.1 模型及计算方法 |
| 4.3.2 粘接能及界面结构 |
| 4.3.3 Ir(100)薄膜在MgO衬底上的生长 |
| 4.3.4 衬底温度和沉积速率的作用 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 Ir薄膜上金刚石形核与生长的模拟计算 |
| 5.1 CVD法生长金刚石的原理与过程 |
| 5.1.1 CVD法生长金刚石的原理 |
| 5.1.2 沉积过程的动力学模拟 |
| 5.2 偏压增强形核(BEN)法与初级晶核的形成 |
| 5.2.1 BEN过程中偏压范围选取 |
| 5.2.2 金刚石初级晶核的形成 |
| 5.3 金刚石晶核的生长与连接 |
| 5.3.1 模型与计算方法 |
| 5.3.2 Ir(100)/Dia(100)界面相互作用 |
| 5.3.3 金刚石晶核的分步生长 |
| 5.3.4 金刚石晶粒的连接 |
| 5.4 纳米晶到单晶:单晶金刚石形核生长过程 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 金刚石异质外延生长衬底制备 |
| 6.1 MgO(100)衬底上生长的Ir(100)薄膜 |
| 6.1.1 生长Ir(100)薄膜的实验参数 |
| 6.1.2 Ir(100)薄膜的表面形貌与粗糙度 |
| 6.1.3 Ir(100)薄膜的生长质量 |
| 6.2 Si(100)衬底上生长的结构完整TiN(100)薄膜 |
| 6.2.1 TiN(100)薄膜的制备参数 |
| 6.2.2 TiN(100)薄膜的形貌与粗糙度 |
| 6.2.3 TiN(100)薄膜的结构和价态 |
| 6.2.4 TiN(100)薄膜的力学性质 |
| 6.2.5 实验参数的协同补偿作用 |
| 6.3 Si衬底上生长的TiN(100)/MgO(100)叠层 |
| 6.3.1 TiN(100)/MgO(100)叠层的制备参数 |
| 6.3.2 TiN(100)/MgO(100)叠层的形貌与结构 |
| 6.3.3 TiN(100)/MgO(100)叠层的界面化学键 |
| 6.3.4 TiN(100)过渡层的作用 |
| 6.4 本章小结 |
| 第7章 Ir薄膜上金刚石的形核生长过程 |
| 7.1 Ir(100)上金刚石的形核 |
| 7.1.1 金刚石异质外延实验参数 |
| 7.1.2 施加偏压前Ir-C间的相互作用 |
| 7.1.3 偏压增强形核(BEN)过程的形核 |
| 7.2 Ir(100)上金刚石的生长 |
| 7.2.1 外延金刚石晶核的连接 |
| 7.2.2 取向不一致的金刚石晶核 |
| 7.2.3 晶界湮没 |
| 7.2.4 外延金刚石薄膜的形成 |
| 7.3 外延可互换性 |
| 7.3.1 外延可互换性的概念 |
| 7.3.2 金刚石上外延的Ir(100)薄膜 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（5）基于高温高压的改性石墨作为锂离子电池负极材料的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1 章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 锂离子电池简介 |
| 1.2.1 锂离子电池概述 |
| 1.2.2 锂离子电池组成及工作原理 |
| 1.3 锂离子电池负极材料概述 |
| 1.3.1 碳基负极材料 |
| 1.3.2 非碳基负极材料 |
| 1.4 石墨材料的改性研究 |
| 1.4.1 氧化改性 |
| 1.4.2 包覆改性 |
| 1.4.3 其他改性 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2 章 实验部分 |
| 2.1 实验仪器设备 |
| 2.1.1 铰链式六面顶压机工作原理 |
| 2.1.2 压力和温度的标定与测量 |
| 2.1.3 合成块的组装 |
| 2.1.4 实验仪器设备 |
| 2.1.5 实验试剂 |
| 2.2 材料的制备 |
| 2.2.1 工业级金刚石及废弃石墨 |
| 2.2.2 宝石级金刚石及废弃石墨 |
| 2.3 材料表征仪器设备 |
| 2.4 电池的组装和测试 |
| 2.4.1 电极片的制备 |
| 2.4.2 扣式电池的组装 |
| 2.4.3 电化学性能测试 |
| 第3 章 天然石墨及改性研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 天然石墨及其KOH刻蚀改性研究 |
| 3.2.1 样品制备 |
| 3.2.2 KOH对石墨的刻蚀处理及电化学性能影响 |
| 3.3 天然石墨的氧化改性研究 |
| 3.3.1 样品制备 |
| 3.3.2 天然石墨的氧化及电化学性能影响 |
| 3.4 天然石墨的包覆研究 |
| 3.4.1 样品制备 |
| 3.4.2 天然石墨的包覆及电化学性能影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4 章 工业级金刚石废弃石墨及改性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 废弃石墨的研究 |
| 4.2.1 样品制备 |
| 4.2.2 废弃石墨结构及电化学性能研究 |
| 4.3 废弃石墨的氧化改性研究 |
| 4.3.1 样品制备 |
| 4.3.2 废弃石墨的氧化及电化学性能影响 |
| 4.4 废弃石墨的KOH刻蚀改性研究 |
| 4.4.1 样品制备 |
| 4.4.2 KOH对废弃石墨的刻蚀处理及电化学性能影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5 章 再结晶石墨的改性研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 再结晶石墨及氧化改性研究 |
| 5.2.1 样品制备 |
| 5.2.2 再结晶石墨及氧化改性 |
| 5.3 再结晶石墨的KOH刻蚀研究 |
| 5.3.1 样品制备 |
| 5.3.2 KOH对再结晶石墨的刻蚀处理及电化学性能影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6 章 结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）微圆弧金刚石刀具质量的测量与评价技术（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及背景和研究意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 图像处理技术在工程中的应用 |
| 1.2.2 金刚石刀具测量技术的研究现状 |
| 1.2.3 金刚石刀具质量评价方法的研究现状 |
| 1.2.4 国内外文献综述及简析 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 微圆弧金刚石刀具的刀尖圆弧参数和后刀面磨痕测量 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于图像处理的刀尖圆弧半径求解 |
| 2.2.1 刀尖图像获取与前处理 |
| 2.2.2 边缘检测与提取 |
| 2.2.3 刀尖圆弧检测拟合 |
| 2.3 基于圆弧半径约束的圆弧波纹度求解 |
| 2.3.1 曲直分离 |
| 2.3.2 提取轮廓 |
| 2.3.3 滤波处理 |
| 2.3.4 波纹度评价 |
| 2.4 后刀面磨痕提取与评价 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于AFM的金刚石刀具刃口钝圆半径和刃口微缺陷测量 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微圆弧金刚石刀具刃口形貌数据的获取 |
| 3.3 角度偏斜误差的消除 |
| 3.4 AFM探针针尖形状耦合误差的消除 |
| 3.5 基于最小二乘法的切削刃钝圆半径拟合 |
| 3.6 微圆弧金刚石刀具刃口微缺陷的测量与评价 |
| 3.6.1 刃口微缺陷分类 |
| 3.6.2 刃口微缺陷评价的可行性分析 |
| 3.6.3 刃口微缺陷定量评价方法及应用 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 基于试切实验的微圆弧金刚石刀具质量综合评价方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 刀具综合质量评价方法的建立与实现 |
| 4.2.1 刀具综合质量评价方法的建立 |
| 4.2.2 神经网络的简介与应用 |
| 4.2.3 实验设备与准备工作 |
| 4.2.4 刀具综合质量评价方法的实现 |
| 4.3 微圆弧金刚石刀具检测评价一体化软件的实现 |
| 4.3.1 软件整体功能的简介 |
| 4.3.2 刀尖圆弧半径与波纹度检测评价模块 |
| 4.3.3 切削刃钝圆半径检测评价模块 |
| 4.3.4 刃口微缺陷检测评价模块 |
| 4.3.5 刀刃质量综合评价处理模块 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）激光原位辅助金刚石印压微孔成形机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 激光辅助加工技术研究现状 |
| 1.2.1 激光辅助加工技术的发展 |
| 1.2.2 国内外研究现状 |
| 1.3 微孔加工技术研究现状 |
| 1.3.1 传统机械加工 |
| 1.3.2 特种加工技术 |
| 1.3.3 复合加工 |
| 1.3.4 印压加工 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 激光原位辅助印压加工机理研究 |
| 2.1 纯铜热变形机理 |
| 2.1.1 印压微孔数学模型 |
| 2.1.2 纯铜动态再结晶过程 |
| 2.1.3 细化晶粒对成孔的影响 |
| 2.1.4 从细化晶粒角度确定加工温度 |
| 2.2 激光与物质的相互作用 |
| 2.2.1 激光能量传输理论 |
| 2.2.2 金属材料对激光的吸收系数 |
| 2.2.3 纯铜对激光的吸收率 |
| 2.3 激光与刀具耦合 |
| 2.3.1 轴锥镜的传输特性 |
| 2.3.2 圆锥压头锥角的选择 |
| 2.3.3 激光原位辅助金刚石印压加工压头设计 |
| 2.4 传热学问题的数学描述 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 激光原位辅助金刚石印压有限元仿真分析 |
| 3.1 仿真模型的建立 |
| 3.2 激光原位加热温度场仿真 |
| 3.2.1 模型的假设条件 |
| 3.2.2 网格划分 |
| 3.2.3 激光光源的建立 |
| 3.3 激光辅助加热工艺参数的选择 |
| 3.4 激光原位辅助金刚石印压微孔过程仿真 |
| 3.4.1 材料本构模型的建立 |
| 3.4.2 网格划分与运动控制 |
| 3.5 仿真量变分析 |
| 3.5.1 不同基底对成孔的影响 |
| 3.5.2 不同温度对成孔的影响 |
| 3.5.3 不同工况分析 |
| 3.5.4 不同下压速率分析 |
| 3.6 小结 |
| 第4章 激光原位辅助金刚石印压实验研究 |
| 4.1 激光原位辅助金刚石印压微孔装置分析 |
| 4.2 各模块关键部位设计与实验装置搭建 |
| 4.3 实验准备与方案设计 |
| 4.3.1 激光原位辅助金刚石印压加工装置搭建 |
| 4.3.2 实验材料及检测设备 |
| 4.3.3 实验方案设计 |
| 4.4 圆锥压头垂直度校正及刀具检测 |
| 4.4.1 圆锥压头垂直度对印压加工的影响 |
| 4.4.2 刀具参数检测 |
| 4.5 实验工艺参数分析 |
| 4.5.1 不同锥角与基底材料对印压加工的影响 |
| 4.5.2 不同钝圆半径对印压加工的影响 |
| 4.5.3 不同温度对印压加工的影响 |
| 4.6 实验结果分析 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（8）液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述及选题意义 |
| 2.1 电子封装材料 |
| 2.2 常见的电子封装材料 |
| 2.2.1 树脂类电子封装材料 |
| 2.2.2 金属类电子封装材料 |
| 2.2.3 陶瓷类电子封装材料 |
| 2.3 电子封装材料中金刚石的应用研究 |
| 2.3.1 金刚石的特性 |
| 2.3.2 金刚石增强树脂基复合材料 |
| 2.3.3 金刚石增强铝基复合材料 |
| 2.3.4 金刚石增强铜基复合材料 |
| 2.4 金刚石/碳化硅复合材料 |
| 2.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备方法 |
| 2.5.1 高温高压烧结法 |
| 2.5.2 先驱体转化法 |
| 2.5.3 真空放电等离子烧结法 |
| 2.5.4 热等静压烧结法 |
| 2.5.5 渗透法 |
| 2.6 金刚石/碳化硅复合材料的研究现状 |
| 2.7 选题背景及意义 |
| 3 研究内容及技术路线 |
| 3.1 研究内容 |
| 3.1.1 金刚石/碳化硅复合材料坯体特性研究 |
| 3.1.2 硅渗透过程中金刚石石墨化的研究 |
| 3.1.3 硅渗透过程中复合材料致密化的研究 |
| 3.1.4 金刚石/碳化硅复合材料性能的研究 |
| 3.1.5 金刚石/碳化硅复合材料的制备工艺及参数优化 |
| 3.1.6 典型复合材料性能对比分析 |
| 3.2 复合材料试验表征方法 |
| 3.2.1 密度及相对密度表征 |
| 3.2.2 孔隙度表征 |
| 3.2.3 热导率表征 |
| 3.2.4 热膨胀系数表征 |
| 3.2.5 力学性能表征 |
| 3.2.6 显微结构及物相分析 |
| 3.3 金刚石/碳化硅复合材料制备技术路线 |
| 4 多孔硅渗透坯体制备及特性研究 |
| 4.1 多孔硅渗透坯体制备 |
| 4.2 多孔硅渗透坯体特性 |
| 4.2.1 多孔坯体的微观结构及成分分布 |
| 4.2.2 多孔坯体物理性能研究 |
| 4.2.3 纳米线生成机理分析 |
| 4.3 本章内容小结 |
| 5 金刚石/碳化硅复合材料渗硅工艺优化 |
| 5.1 金刚石石墨化研究 |
| 5.2 气相硅渗透模具设计及工艺参数优化 |
| 5.2.1 气相硅渗透模具改进 |
| 5.2.2 气相硅渗透工艺参数优化 |
| 5.2.3 气相硅渗透机理分析 |
| 5.3 液相硅熔渗模具设计及工艺参数优化 |
| 5.3.1 液相硅熔渗模具改进 |
| 5.3.2 液相硅熔渗工艺参数优化 |
| 5.3.3 液相硅熔渗机理分析 |
| 5.4 本章内容小结 |
| 6 金刚石/碳化硅复合材料的组织形貌及致密化研究 |
| 6.1 镀碳化硅金刚石的制备 |
| 6.2 金刚石/碳化硅复合材料中各组分体积分数的确定 |
| 6.3 金刚石/碳化硅复合材料的制备 |
| 6.4 金刚石/碳化硅复合材料成分及典型微观形貌 |
| 6.4.1 金刚石/碳化硅复合材料成分分析 |
| 6.4.2 金刚石/碳化硅复合材料典型微观形貌 |
| 6.5 金刚石/碳化硅复合材料致密化机理 |
| 6.6 本章内容小结 |
| 7 金刚石/碳化硅复合材料性能研究 |
| 7.1 金刚石/碳化硅复合材料导热系数 |
| 7.1.1 典型复合材料导热系数对比 |
| 7.2 金刚石/碳化硅复合材料热导率模型分析 |
| 7.3 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数 |
| 7.3.1 典型复合材料热膨胀系数对比 |
| 7.4 金刚石/碳化硅复合材料热膨胀系数模型分析 |
| 7.5 金刚石/碳化硅复合材料的弯曲强度 |
| 7.5.1 典型复合材料弯曲强度对比 |
| 7.6 本章内容小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（9）金刚石颗粒/树脂基复合材料的制备与导热性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 高分子基复合材料热导率的影响因素 |
| 1.2.1 树脂基复合材料导热机理 |
| 1.2.2 高分子基体热导率的影响 |
| 1.2.3 填充体性质的影响 |
| 1.2.4 填料与基体界面的影响 |
| 1.2.5 填充体的分散状态 |
| 1.3 复合材料中导热通路的构筑方法 |
| 1.3.1 一维定向导热链结构复合材料的制备方法 |
| 1.3.2 二维定向导热链结构复合材料的制备方法 |
| 1.3.3 三维导热网络结构复合材料的制备方法 |
| 1.4 金刚石/树脂基导热复合材料的研究进展 |
| 1.4.1 金刚石微粉的概述 |
| 1.4.2 金刚石对树脂基复合材料导热性能的增强效果现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 实验材料与研究方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验所用材料及化学试剂 |
| 2.3 材料的形貌表征方法 |
| 2.4 材料的组成与结构表征方法 |
| 2.5 金刚石颗粒及其复合材料的性能测试 |
| 第3章 金刚石/树脂基复合材料的结构设计及导热模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 经典导热模型 |
| 3.3 一维定向结构复合材料的结构设计和导热模型 |
| 3.3.1 一维定向金刚石/硅凝胶复合材料的经典模型计算结果 |
| 3.3.2 二阶导热模型的建立 |
| 3.4 层状平行分布结构复合材料的结构设计和导热模型 |
| 3.5 三维双通道结构复合材料的结构设计和导热模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 磁性驱动一维定向结构金刚石/硅凝胶复合材料的制备及性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料的制备 |
| 4.3 金刚石表面磁性材料的负载 |
| 4.3.1 磁性负载金刚石颗粒的形貌分析 |
| 4.3.2 磁性负载金刚石颗粒的化学态分析 |
| 4.3.3 磁性负载金刚石颗粒的物相分析 |
| 4.3.4 磁性负载金刚石颗粒的磁性能分析 |
| 4.4 磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料结构及性能 |
| 4.4.1 磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料形貌 |
| 4.4.2 磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料的导热性能 |
| 4.4.3 磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料的电阻率特性 |
| 4.4.4 金刚石磁性定向机理 |
| 4.5 磁性定向金刚石/硅凝胶复合材料的导热模型验证 |
| 4.5.1 基于经典模型的计算结果 |
| 4.5.2 基于二阶导热模型的计算结果 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 层状平行分布结构金刚石/硅凝胶复合材料的制备及性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 层状平行分布结构金刚石/硅凝胶复合材料的制备 |
| 5.3 层状平行分布结构对复合材料的性能影响 |
| 5.3.1 层状平行分布结构对复合材料的形貌影响 |
| 5.3.2 层状平行分布结构对复合材料热稳定性的影响 |
| 5.3.3 层状平行分布结构对复合材料导热性能的影响 |
| 5.3.4 层状平行分布结构对复合材料介电性能的影响 |
| 5.3.5 层状平行分布结构对复合材料压缩性能的影响 |
| 5.4 层状平行分布结构复合材料的导热模型验证 |
| 5.4.1 基于经典导热模型的计算结果 |
| 5.4.2 基于二阶导热模型的计算结果 |
| 5.5 不同层状平行分布结构复合材料的导热性能预测 |
| 5.5.1 层状平行分布结构复合材料几何模型的建立 |
| 5.5.2 基本假设和边界条件 |
| 5.5.3 层状平行分布结构复合材料的有限元模拟结果 |
| 5.6 不同的层状平行分布结构对复合材料性能的影响 |
| 5.6.1 不同的层状平行分布结构对复合材料形貌的影响 |
| 5.6.2 不同的层状平行分布结构对复合材料热稳定性的影响 |
| 5.6.3 不同的层状平行分布结构对复合材料导热性能的影响 |
| 5.6.4 不同的层状平行分布结构对复合材料介电性能的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第6章 三维双通道结构金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料的制备及性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 三维双通道结构金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料的制备 |
| 6.3 纳米金刚石和石墨烯的表征 |
| 6.3.1 纳米金刚石和石墨烯的表面形貌 |
| 6.3.2 纳米金刚石和石墨烯的成分分析 |
| 6.4 金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料结构及性能分析 |
| 6.4.1 金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料形貌及成分分析 |
| 6.4.2 金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料的导热性能 |
| 6.4.3 金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料的电导率特性 |
| 6.4.4 金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸性能 |
| 6.4.5 金刚石/石墨烯/环氧树脂复合材料的有限元模拟 |
| 6.5 三维双通道结构密度的调节 |
| 6.5.1 不同密度的三维双通道结构对复合材料形貌及成分的影响 |
| 6.5.2 不同密度的三维双通道结构对复合材料导热性能的影响 |
| 6.5.3 不同密度的三维双通道结构对复合材料电导率特性的影响 |
| 6.5.4 不同密度的三维双通道结构对复合材料拉伸性能的影响 |
| 6.5.5 三维双通道结构复合材料的导热模型验证 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）单晶金刚石同质连接机制、结构及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.2 金刚石 |
| 1.2.1 金刚石与钻石 |
| 1.2.2 金刚石的结构 |
| 1.2.3 金刚石的理化性质 |
| 1.3 人造金刚石技术 |
| 1.3.1 高温高压法(HPHT) |
| 1.3.2 化学气相沉积法(CVD) |
| 1.3.3 金刚石的同质连接技术 |
| 1.4 CVD金刚石国内外研究现状及简析 |
| 1.4.1 高品质单晶金刚石的相关研究 |
| 1.4.2 大尺寸、大面积金刚石研究现状 |
| 1.4.3 研究现状简析及创新点 |
| 1.4.4 研究意义 |
| 1.5 总体思路和组织结构 |
| 1.5.1 总体思路 |
| 1.5.2 本文组织结构 |
| 第二章 实验设备及方法简介 |
| 2.1 MPCVD金刚石生长系统 |
| 2.2 拉曼光谱(Raman)及光致发光光谱(PL) |
| 2.3 共聚焦激光扫描显微镜与光学表面轮廓仪 |
| 2.4 扫描电镜(SEM)及聚焦离子束(FIB) |
| 2.5 X射线衍射、摇摆曲线与极图 |
| 2.6 发光光谱仪 |
| 第三章 同质外延单晶金刚石生长机理及动力学研究 |
| 3.1 同质外延初期籽晶表面演化动力学过程 |
| 3.1.1 籽晶及其准备 |
| 3.1.2 生长前的表面处理 |
| 3.1.3 初期表面演化与台阶流动模式形成 |
| 3.2 中断生长的影响 |
| 3.2.1 中断-继续生长引入缺陷和杂质富集界面 |
| 3.2.2 中断生长对台阶流动模式的扰乱与复原 |
| 3.3 高密度等离子体强辅助工艺研究 |
| 3.3.1 等离子体环境的监测 |
| 3.3.2 高低功率密度下的等离子体状态 |
| 3.3.3 高功率密度等离子体下金刚石的高速沉积 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 同质连接过程及技术研究 |
| 4.1 金刚石同质连接的广义概念 |
| 4.2 金刚石同质连接的动力学过程 |
| 4.3 金刚石横向生长研究 |
| 4.3.1 直立生长的实验过程 |
| 4.3.2 温度梯度测定 |
| 4.3.3 生长形貌及晶态的梯度分布及拉曼光谱 |
| 4.4 大尺寸同质连接金刚石样品的制备 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 同质连接单晶金刚石性能表征与分析 |
| 5.1 同质连接单晶金刚石界面质量分析及优化 |
| 5.1.1 同质连接样品制备和界面质量优化 |
| 5.1.2 同质连接界面的晶体质量表征 |
| 5.1.3 同质连接界面的微纳精细表征 |
| 5.2 同质连接单晶金刚石热学性能 |
| 5.2.1 热导率的测试 |
| 5.2.2 等效界面热阻的测算 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 同质连接单晶金刚石多尺度三维结构设计 |
| 6.1 同质连接单晶金刚石宏观三维结构设计 |
| 6.1.1 三维空间结构设计和实现过程 |
| 6.1.2 三维结构样品表面及连接界面的形貌及状态 |
| 6.1.3 三维结构单晶金刚石同质连接界面缺陷及应力 |
| 6.1.4 三维结构同质连接单晶金刚石CVD层厚度 |
| 6.2 同质连接单晶金刚石微纳三维结构设计 |
| 6.2.1 光子晶体结构简介 |
| 6.2.2 单晶金刚石反蛋白石光子晶体制备过程 |
| 6.2.3 “自下而上”金刚石同质外延沉积和连接过程 |
| 6.2.4 微纳三维结构同质连接样品的晶态及质量 |
| 6.2.5 同质连接单晶金刚石微纳三维结构的光学性能 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、工业金刚石技术发展水平与发展趋势（论文参考文献）
- [1]从专利角度分析人造金刚石技术的发展[J]. 周青超,沈锡田. 超硬材料工程, 2021(05)
- [2]超声辅助内圆切片加工单晶硅机理与技术研究[D]. 张航. 吉林大学, 2021
- [3]硬质合金表面镍-金刚石涂层的电化学沉积工艺及性能研究[D]. 李石才. 河南科技学院, 2021(07)
- [4]硅衬底/铱/外延金刚石的第一性原理计算及实验研究[D]. 王杨. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [5]基于高温高压的改性石墨作为锂离子电池负极材料的研究[D]. 刘睿. 长春理工大学, 2021(02)
- [6]微圆弧金刚石刀具质量的测量与评价技术[D]. 李超国. 哈尔滨工业大学, 2021
- [7]激光原位辅助金刚石印压微孔成形机理研究[D]. 于大伟. 长春理工大学, 2021(02)
- [8]液相硅熔渗制备金刚石/碳化硅复合材料及性能研究[D]. 王旭磊. 北京科技大学, 2021
- [9]金刚石颗粒/树脂基复合材料的制备与导热性能研究[D]. 孙明琪. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [10]单晶金刚石同质连接机制、结构及性能研究[D]. 舒国阳. 哈尔滨工业大学, 2020(02)