低维形态样品组合材料芯片高通量制备技术与示范应用
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作者刘茜等
出版社科学出版社
ISBN9787030759924
出版时间2023-07
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定价198元
货号1203067201
上书时间2024-08-07
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目录
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丛书序
序一
序二
前言
第一篇 基于物理气相沉积的薄膜组合材料芯片高通量制备技术
第1章 基于磁控溅射的薄膜材料芯片高通量制备技术 3
1.1 基本原理 3
1.1.1 磁控溅射的基本原理 3
1.1.2 高通量磁控溅射制备技术的基本原理 4
1.1.3 梯度类超晶格高通量磁控溅射制备技术原理 8
1.2 高通量制备技术与装备 12
1.2.1 高通量共溅射磁控溅射制备技术与装备 12
1.2.2 高通量分立掩模磁控溅射制备技术与装备 14
1.2.3 高通量连续掩模磁控溅射制备技术与装备 16
1.2.4 基于梯度类超晶格工艺的高通量磁控溅射制备技术与装备 17
1.3 应用范例 25
1.3.1 基于共溅射的高通量实验案例 25
1.3.2 基于分立掩模法的高通量实验案例 32
1.3.3 基于连续掩模法的高通量实验案例 33
1.3.4 梯度类超晶格工艺的高通量实验案例 34
1.4 本章小结 44
参考文献 44
第2章 电子束蒸发高通量制备薄膜材料芯片技术 52
2.1 基本原理 52
2.2 高通量制备技术与装备 54
2.2.1 分立掩模镀膜技术 54
2.2.2 移动掩模镀膜技术 55
2.2.3 固定掩模镀膜技术 57
2.2.4 共沉积镀膜技术 57
2.2.5 电子束蒸发源 58
2.2.6 电子束蒸发薄膜材料芯片高通量制备系统 59
2.3 应用范例 60
2.3.1 储氢合金材料 60
2.3.2 磁性合金材料 64
2.3.3 钙钛矿电催化材料 66
2.4 本章小结 68
参考文献 69
第3章 基于脉冲激光沉积的薄膜材料芯片高通量制备技术 70
3.1 基本原理 70
3.1.1 薄膜材料芯片制备技术的一般原理 70
3.1.2 脉冲激光沉积技术 72
3.2 高通量制备技术与装备 75
3.2.1 基于脉冲激光沉积的连续掩模法 75
3.2.2 基于脉冲激光沉积的连续成分扩展法 80
3.2.3 基于脉冲激光沉积的分立掩模法 85
3.3 应用范例 90
3.3.1 基于脉冲激光沉积的连续掩模法的应用案例 90
3.3.2 基于脉冲激光沉积的连续成分扩展法的应用案例 92
3.3.3 基于脉冲激光沉积的分立掩模法的应用范例 95
3.4 基于脉冲激光沉积的其他高通量薄膜制备方法 97
3.5 本章小结 103
参考文献 103
第二篇 基于化学气相沉积的薄膜厚膜组合材料芯片高通量制备技术
第4章 化学气相沉积制备薄膜材料芯片技术 109
4.1 基本原理 109
4.2 高通量制备技术与装备 112
4.2.1 热丝CVD高通量沉积技术与装备 114
4.2.2 单腔体多基片CVD高通量沉积技术与装备 115
4.2.3 激光CVD高通量沉积技术与装备 117
4.2.4 PECVD高通量沉积技术与装备 119
4.2.5 高生产力组合PECVD装备平台 121
4.3 应用范例 124
4.3.1 热丝CVD高通量沉积技术制备薄膜硅 124
4.3.2 激光CVD高通量沉积技术制备HfO2薄膜 126
4.3.3 等离子体增强CVD高通量沉积技术制备石墨烯 128
4.3.4 高生产力组合设备平台技术筛选半导体材料与器件 134
4.4 本章小结 136
参考文献 136
第5章 多组元高温陶瓷涂层高通量化学气相沉积技术 138
5.1 基本原理和技术应用 138
5.1.1 CVD基本原理和步骤 138
5.1.2 CVD技术在陶瓷材料中的应用 139
5.2 高通量CVD技术与装备 144
5.2.1 高通量CVD系统总体设计 145
5.2.2 气体供给输运与控制系统设计 146
5.2.3 多通道气源导向装置与反应腔设计 146
5.2.4 CVD系统温度场设计 146
5.2.5 控制系统设计改造 147
5.3 高通量CVD技术在多组元陶瓷材料中的应用范例 147
5.3.1 Si-B-C涂层多通道CVD动力学与沉积控制机制 147
5.3.2 Si-B-C涂层化学组成与沉积工艺参数关系 148
5.3.3 Si-B-C涂层显微结构与涂层生长模式 150
5.3.4 Si-B-C涂层力学性能与抗氧化性 151
5.4 本章小结 151
参考文献 152
第三篇 基于多源喷涂/光定向电化学沉积厚膜组合材料芯片高通量制备技术
第6章 多源等离子喷涂高通量制备梯度厚膜组合材料芯片 157
6.1 基本原理 157
6.2 高通量制备技术与装备 160
6.2.1 多源等离子喷涂高通量厚膜制备技术设备 160
6.2.2 多源等离子喷涂厚膜制备工艺 161
6.3 应用范例 162
6.3.1 Ni-Al金属间化合物组合材料芯片的制备及性能分析 162
6.3.2 Ni-Cu基固溶体组合材料芯片的制备及性能分析 173
6.4 本章小结 195
参考文献 196
第7章 光定向电泳沉积制备阵列式厚膜组合材料芯片技术 198
7.1 基本原理与技术特征 198
7.1.1 光定向电泳沉积技术原理 199
7.1.2 光定向电泳沉积芯片结构 201
7.1.3 电极/溶液界面 201
7.1.4 光定向电泳沉积影响因素 203
7.1.5 光定向高通量电泳沉积的机理 204
7.2 高通量制备技术与装备 208
7.2.1 光定向高通量电泳沉积装备 208
7.2.2 光电极制作 209
7.2.3 光定向高通量电泳沉积流程 209
7.3 应用范例 210
7.3.1 光定向高通量电泳沉积制备NiO/YSZ复相阳极材料 210
7.3.2 光定向高通量电泳沉积制备NiO/YSZ梯度层状材料 222
7.3.3 光定向高通量电泳沉积制备NiO/YSZ/PS三相复合材料 237
7.4 本章小结 251
参考文献 252
第四篇 基于外场加热结合的多通道并行合成粉体组合材料芯片制备技术
第8章 微纳粉体样品库高通量并行合成与激光束并行加热技术 257
8.1 基本原理 257
8.1.1 微纳粉体前驱物高通量并行合成 257
8.1.2 平行激光束并行加热 258
8.2 高通量制备技术与装备 259
8.2.1 微纳粉体前驱物多通道并行合成技术 259
8.2.2 微纳粉体前驱物单通道快速合成技术 267
8.2.3 激光并行热处理技术 267
8.3 应用范例 278
8.3.1 Y3Al5O12铝酸盐基荧光材料的组合设计及高通量筛选 278
8.3.2 Y2GeO5基光信息存储材料高通量筛选及应用基础 283
8.3.3 基于稀土离子掺杂铋配位网络的发光调谐和单相白光发射 285
8.3.4 发射光谱的多光束宽光谱表征技术与示范 286
8.3.5 Ca-Sr-Ba-Ti-O钙钛矿结构氧还原催化剂的高通量合成与筛选 289
8.3.6 Li-La-Ti-O钙钛矿结构材料稳定性及离子电导率研究 290
8.3.7 骨再生用锌掺杂双相磷酸钙的高通量合成与筛选 291
8.3.8 激光增材制造高通量合成Mo-Nb-Ta-W高熵合金 292
8.4 本章小结 293
参考文献 294
第9章 电场辅助加热的多通道固相并行制备陶瓷材料芯片技术 298
9.1 基本原理 298
9.1.1 高通量固态粉末配制原理 298
9.1.2 电场辅助燃烧合成反应原理 299
9.2 高通量制备技术与装备 300
9.2.1 应用于热电材料的高通量配料系统 300
9.2.2 应用于陶瓷粉体的高通量固态粉末配制设备 307
9.2.3 其他类型的高通量粉体配料设备 320
9.2.4 电场辅助快速烧结致密化陶瓷制备技术 323
9.2.5 高通量陶瓷样品的电场辅助燃烧合成工艺 328
9.3 应用范例 335
9.3.1 高通量合成Zr-Ti-C-B体系红外陶瓷 335
9.3.2 基于红外热像仪测试的高通量快速筛选 339
9.3.3 红外陶瓷辐射涂料产品的中试生产 341
9.4 本章小结 342
参考文献 342
第五篇 基于多通道微反应器的微纳粉体组合材料芯片制备技术
第10章 基于溶胶-凝胶和水热-溶剂热等微反应器并行合成粉体样品库 347
10.1 基本原理 347
10.2 高通量制备技术与装置 348
10.2.1 高通量前驱物输送技术与装置 348
10.2.2 溶胶-凝胶并行合成技术与装置 353
10.2.3 水热-溶剂热并行合成技术与装置 356
10.2.4 溶液燃烧并行合成技术与装置 359
10.3 应用范例 363
10.4 高通量表征技术 370
10.4.1 结构/成分分析技术 371
10.4.2 形貌/微结构分析技术 374
10.4.3 发光/光学性质表征 374
10.4.4 电学性质表征 376
10.4.5 磁学性质表征 377
10.4.6 力学性质表征 377
10.4.7 热学性质表征 378
10.4.8 催化样品库的高通量表征 378
10.5 本章小结 380
参考文献 380
第11章 基于微流控原理的微反应器并行合成粉体组合材料芯片 386
11.1 基本原理 387
11.1.1 微流控技术相关概念、原理与工艺 387
11.1.2 基于微流控芯片的材料成分和反应温度控制平台的原理与设计 390
11.1.3 多通道微反应和电化学表征一体化装置的设计 396
11.2 高通量制备技术与装备 396
11.2.1 国内外相关技术与装备 396
11.2.2 基于微流控芯片的材料成分和反应温度控制平台的搭建 403
11.2.3 电化学表征一体化平台的搭建 408
11.3 应用范例 408
11.3.1 电催化剂的高通量制备 409
11.3.2 电催化剂的形貌和成分表征 411
11.3.3 铂基电催化剂的高通量电化学表征 415
11.4 本章小结 416
参考文献 416
第六篇 组合材料芯片高通量制备技术与装备专利分析
第12章 国内外组合材料芯片高通量制备技术与装备专利分析 427
12.1 国内专利申请与授权分析 427
12.1.1 国内专利申请与公开趋势 427
12.1.2 国内专利申请分布 431
12.1.3 国内专利申请技术分布概况 434
12.2 国外专利申请与授权分析 436
12.2.1 国外专利申请与公开趋势 436
12.2.2 国外专利申请分布 438
12.2.3 国外专利申请技术分布概况 441
12.2.4 同族专利分析 443
12.3 主要关键技术解读分析 445
12.4 项目相关专利解读分析 447
12.5 本章小结 447
附录 452
内容摘要
轻质高强镁合金是航空航天和交通领域的急需用材，然而目前高性能镁合金研制所需的基础数据、设计方法、制备手段缺乏，造成高性能镁合金的研发周期长、生产成本高、组织性能调控手段薄弱，已成为镁合金大规模应用的瓶颈。本书从材料基因组研究思想出发，建立基于镁合金关键特征结构的强韧化模型与设计方法，构建镁合金基础参数数据库和高通量云计算平台，实现100量级并发式计算和10000量级样品筛选，再结合100量级块体材料高通量制备和组织/性能快速表征技术，进一步完善数据库并优化镁合金成分；建立镁合金成分-工艺-组织/缺陷-性能的集成计算平台，研制出4种高性能镁合金，实现镁合金航天器舱体、汽车座椅骨架和防撞梁3种典型构件的示范应用，开创高通量计算-高通量实验-组织性能预测-工业应用的全链条材料研发新模式。
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