電化學技術製備白鎢礦晶態薄膜特點
- 分類：鎢的知識
- 發佈於：2014年9月28日
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電化學技術是近年來發展起來的製備功能薄膜材料的重要技術，是軟溶液製備技術的重要組成部分。與傳統的薄膜製備技術相比，電化學技術不僅具有使用設備簡單、製備過程簡便、一步成膜等優點，還以其低成本、低能耗、高產率、環境友好等優勢，而具有極大的應用推廣潛力。採用電化學技術製備白鎢礦靜態薄膜是電化學製備技術在功能薄膜材料製備中的具體應用。
電化學技術製備白鎢礦晶態薄膜，該技術製備晶態薄膜具有獨特性，使得所製備的晶態薄膜上晶粒是以薄膜的方式生長，其生長習性同時具有晶體（晶粒）自由生長的某些同性和晶態薄膜生長的特徵。由於晶態薄膜的基體作為薄膜的基本組元之一，參與了電化學反應，薄膜的製備過程和機制是電化學反應後伴隨化學反應，因而必定具有電化學反應的特徵和相應的生長動力學特性。
可見，在採用電化學技術製備白鎢礦晶態薄膜時，不僅要考慮到白鎢礦晶體的結構與生長、白鎢礦晶態薄膜的形成與生長，還要考慮到相關的電化學問題。
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製備白鎢礦晶態薄膜傳統方法及優缺點
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- 發佈於：2014年9月28日
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製備白鎢礦晶態薄膜的傳統方法眾多，有溶膠-凝膠法、磁控濺射法、噴霧熱解法、脈衝鐳射沉積法、化學氣相沉積法、離子束濺射、分子束外延、燃燒法、微波合成法和真空蒸發等。但各種方法都有其優點和不足：
1：濺射法和真空蒸發法具有膜厚可控制且調節範圍大、成膜表面光潔、平整、緻密等優點，但都對真空度要求比較高，所需設備昂貴，且成膜速度較慢；
2：噴霧熱解法工藝簡單，易實現化學劑量的摻雜，但要求基片保持較高的溫度，製備的薄膜由較大的應力，不利長期穩定工作；
3：化學氣相沉積法具有化學劑量準確，能大面積成膜等優點，但初始原料難以獲得；
4：溶膠-凝膠法能在較低溫度下製備多組分、均勻、高純度的超細顆粒薄膜，操作工藝較簡單，設備不昂貴，易摻雜。但由於其先驅物多為有機醇鹽，對環境有害，且薄膜與基體結合力較差，成本相對較高，製備時間也長。
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白鎢礦晶態薄膜
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白鎢礦晶態薄膜主要是鎢酸鹽和鉬酸鹽薄膜，他們是由金屬陽離子與鎢酸根或鉬酸根絡合而成的多晶態固溶體薄膜，是一種重要的光電功能材料。薄膜上的晶體屬於四方晶系，呈四方雙錐或板狀，集合體呈緻密的塊狀或粒狀，晶面常有斜紋或蝕象，晶面呈雙晶，在紫外光的作用下，發淺藍色或黃色的螢光。
在室溫條件下，鎢酸鹽和鉬酸鹽靜態薄膜受到325nm的鐳射激發後，所有薄膜都在390-400波段有較強的發射光譜，這主要是由MO離子或WO4離子四面體基團的本征發射，即它們內部電子躍遷所決定；除此之外，薄膜還在430-600nm的較長波段範圍內出現一個寬的發射譜，這可能是由MoO3或WO3內的電子躍遷轉移所引起的發射。
白鎢礦晶態薄膜中Ca離子，Sr離子，Ba離子的種類和含量對螢光發射波長和最大吸收波長幾乎沒有影響，但固溶體薄膜的組分比會影響螢光發射強度。
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白鎢礦晶體
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白鎢礦是一種礦石，又名鎢酸鈣礦，是一種簡單的島狀鎢酸鹽礦物，成分CaWO4，外形為粒狀石塊，白色帶黃，有脂肪光澤，可以製造機械、火箭推進器的噴嘴、切削金屬，是一種用途較廣的金屬。白鎢礦以純金屬和合金系狀態廣泛應用於現代工業中，合金系狀態中最主要的是合金鋼、以碳化鎢為基的硬質合金、耐磨合金和強熱合金。
白鎢礦晶體屬於四方晶系，集合體呈粒狀或緻密塊狀，晶面常有斜紋或蝕象，主要是鎢酸鹽（MeWO4，Me：Ca，Sr，Ba）和鉬酸鹽（MeMo4，Me：Ca，Sr，Ba）晶體，它們是由金屬陽離子與鎢酸根或鉬酸根化合而成的鹽類。兩者的結晶化學特性如下：
鎢酸鹽和鉬酸鹽的基本結構基元為W-O4和Mo-O4四面體絡陰離子，這種絡陰離子四面體在晶體中c軸被壓扁，四面體短的二次對稱軸與經軸c平行。因此，它的體積會增大，而且它不能被S-O4，P-O4和Cr-O4等絡陰離子所代替，只有鎢酸鹽和鉬酸鹽的晶格可以相互置換，但彼此取代量也不大。
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輻射屏蔽材料的設計要求
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對輻射屏蔽材料進行設計時要考慮以下幾個主要的標准或要求。首先，屏蔽材料必須基本滿足輻射屏蔽要求，即對中子、γ射線具有良好的慢化或屏蔽效果；其次，屏蔽材料一定要有較好的物理力學性能以滿足應用；再者，材料在使用過程中要保持良好的結構完整性，尤其對於不可更換的一次性安裝的結構材料；最後還必須考慮材料的活化及熱積累和二次γ射線的產生。當然，屏蔽複合材料的造價、製備工藝及功能元素的資源也應該加以考慮。
鎢鎳合金作為新型屏蔽材料有許多優勢，它不產生二次韌致輻射，硬度大而且同樣的屏蔽效果厚度僅為鉛的2/3，且鎢鎳合金屏蔽件抗輻射損傷且耐腐蝕。且因鎢合金的高密度及原子序數使其在質量輕而厚度薄，相比較而言，在空間較小的環境下，可以利用較小厚度的鎢達到較大程度的減少光子劑量率的目的。鎢鎳合金屏蔽件以其高密度、極強的防γ 射線能力，高強度，無毒環保等優勢成為射線屏蔽材料研究和發展的方向。
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