重离子辐照1200V碳化硅二极管漏电退化的缺陷分析

目的研究1200 V碳化硅二极管重离子辐照诱生缺陷对漏电流退化的影响。方法以SiC结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky Diode,JBSD)为样品,采用能量为208 MeV,LET=37.3 MeV·cm^2/mg的锗离子进行辐照试验,利用半导体器件分析仪对重离子辐照前后1200 V SiC二极管的电学特性进行测试,利用深能级瞬态谱仪(Deep Level Transient Spectrum,DLTS)进行缺陷分析。结果辐照后,二极管的正向IV特性和CV特性未发生明显变化,反向IV特性退化。DLTS测试结果显示,E0.4能级和Z1/Z2能级基本未发生变化,EH能级有展宽的现象。测试电压VM=-8 V,填充脉冲电压VF=-1 V条件下测得的EH能级浓度比VF=-4 V条件下测得的高。结论分析认为,EH能级的缺陷复杂,推测是两个或多个缺陷能级的叠加(EH4、EH5、EH6、EH7等),此处缺陷的复杂程度与漏电流的退化成正相关,且这些缺陷的所在位置接近SiC外延层的表面。     

防静电热控材料低能质子辐照试验研究

防静电热控材料是航天器上常用的热控材料之一,其在空间环境下的性能退化是航天器设计中必须考虑的问题。对几种航天器上常用的防静电热控材料进行了低能质子辐照试验,并原位测量样品的太阳吸收率和表面电阻率,对低能质子辐照下的性能退化规律进行了初步分析。试验结果表明,在低能质子辐照下,这3种材料的太阳吸收率都有不同程度的上升,而表面电阻率则呈现下降的趋势。     

PI纤维在空间带电粒子辐照下的力学性能损伤

目的研究聚酰亚胺(PI)纤维在电子辐照、质子辐照、应力耦合质子辐照条件下力学性能的损伤行为。方法采用中国科学院长春应用化学研究所自主合成并纺丝制备的聚酰亚胺纤维,在空间环境模拟设备辐照的条件下,研究空间带电粒子对聚酰亚胺纤维辐照后的力学损伤行为,并通过XQ-1型纤维强度仪对辐照前后的样品进行拉伸试验。结果在低能电子辐照条件下,聚酰亚胺纤维的拉伸强度、模量和断裂伸长率均有所降低,但变化不太显著;高能电子辐照会提高材料的模量;质子辐照后,材料的拉伸强度和断裂伸长率随着辐照注量的增加明显降低;单一施加5%的应变会使聚酰亚胺纤维的拉伸力学性能有一定量下降。与单一应变样品相比,应力耦合质子辐照样品的拉伸强度和断裂伸长率进一步下降,但是与单一质子辐照样品相比,应力耦合辐照样品的拉伸强度和断裂伸长率都更高。结论无论是在低能电子辐照条件下,还是在高能电子辐照条件下,电子辐照对聚酰亚胺纤维力学性能影响均较微弱,而质子辐照会较大程度地降低材料的力学性能,增加应力耦合效应之后,质子辐照对材料的力学性能影响减弱。     

空间环境下碳纤维/双马树脂基复合材料的性能演化及损伤机理

目的基于碳纤维/双马树脂基(CF/BMI)复合材料在航天结构材料中广泛的应用前景,研究其性能演化及损伤机理,为评估与预测其在空间环境下的服役性能及寿命提供理论依据。方法利用地面试验装置模拟不同的空间环境因素包括真空热循环、质子辐照和电子辐照,利用动态力学分析(DMA)、热重分析(TGA)、X射线光电子能谱(XPS)、热膨胀分析、原子力显微镜(AFM)和力学性能测试等手段系统地研究CF/BMI复合材料在空间环境下的性能变化及损伤行为。结果真空热循环能够引发复合材料产生脱气行为与界面脱粘效应,使其横向拉伸强度退化,弯曲强度和层间剪切强度受到热循环初期固化交联作用的影响,呈现先升高后降低的变化趋势。质子辐照导致材料表面层化学键断裂及碳化,使力学性能及热性能受到一定程度的损伤。电子辐照能够引发辐照交联和辐照降解作用,在较高束流量辐照下降解作用占据主导地位成为复合材料力、热性能退化的决定性因素。结论预期研究成果为CF/BMI复合材料在空间环境下的服役性能及寿命的评估与预测提供了必要的理论依据。     

反应堆压力容器钢晶粒取向对辐照硬化的影响

目的 探究反应堆压力容器用钢中晶粒取向与辐照硬化的关系。方法 选用目前在反应堆压力容器中广泛应用的A508-3钢,首先,采用160 keV铁离子对RPV进行室温辐照,辐照损伤分别达0.2、0.5、1.0、10 dpa。然后,通过纳米压痕技术测量辐照前后样品标定区域的硬度。同时,结合电子背散射衍射对辐照前后样品的硬度标定区域进行晶体取向分析。结果 实验对不同晶粒取向的纳米压痕数据进行统计分析,发现当晶粒取向在[001]方向附近时硬度值最大,而当晶粒取向远离[001]方向,即取向距[001]的旋转角从0°增大到90°时,硬度值逐渐减小。结论 揭示了RPV辐照硬化可能存在较强的取向依赖性,为RPV的逆向设计提供基础。     

远程氩等离子体提高PVC生物填料挂膜性能的机理研究

采用接触角测定、电子扫描电镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）研究了远程氩等离子体表面改性前后PVC填料表面结构性能的变化,以揭示远程氩等离子体提高PVC生物填料挂膜性能的机理,并对表面改性前后PVC填料进行了细菌挂膜试验.同时,利用＂远程等离子体＂场,评价了等离子体表面改性中电子、离子、自由基的贡献.结果表明,远程氩等离子体可以通过将含氧基团和含氮基团引入PVC填料表面,使其表面极性改变,提高表面润湿性能,使得填料的挂膜性能提高,从而增强了PVC填料的生物亲和性,加强了微生物的附着、固定作用.远程氩等离子体可以在一定程度上抑制电子、离子的刻蚀作用,强化自由基反应.     

电子加速器辐射处理含氰废水的中试研究

以江苏省某碳纤维生产企业排放的含氰工业废水为研究对象,采用自屏蔽Dynamitron电子加速器(能量0.5~1.0 MeV,束流10~15 mA)开展了处理量为30 m3·d-1的中试实验.通过正交实验设计,研究了不同因素对氰化物降解的影响,优化了操作条件.研究结果表明,加速器辐照能够有效去除废水中的氰化物,当CN-浓度为21.08~117.49 mg·L-1,辐照剂量为1.5 kGy时,CN-的去除率为33.88%~59.25%.臭氧的存在可以显著提高氰化物的去除效率,辐照过程中加入2 mg·L-1的臭氧,在相同辐照剂量下,CN-的去除率可提高到48.19%~82.62%,氰化物的辐射降解可以用准一级反应动力学模型描述.氰化物辐射降解的主要产物为氨氮和氰酸盐.本实验研究是我国第一例运用电子加速器连续辐照处理实际工业废水的中试规模实验,为电离辐射技术在我国废水处理领域中的应用起到了良好的工程示范作用.     

苯酚在Z型光催化材料Bi2WO6/SnS2作用下的降解分析

以苯酚作为目标降解物,研究了Z型Bi_2WO_6/SnS_2的光催化性能。通过水热法合成Z型Bi_2WO_6/SnS_2,并采用XRD、DRS、FTIR、PL、SEM、XPS等手段对样品进行了表征,通过光催化降解苯酚实验发现40%Bi_2WO_6/SnS_2对含酚废水的降解率可达92. 5%。较高的降解率归因于宽窄带隙材料的复合提高了光生电子-空穴的分离,因此产生更多的光生电子-空穴对,提供了更多的反应活性位,从而实现对苯酚的高效降解。     

等离子体引发自由基增强光催化降解医用PVC的研究

研究了等离子体引发的自由基对锐钛矿TiO₂光催化降解医用聚氯乙烯（PVC）的影响.等离子体改性前后PVC的表面特性通过接触角、表面张力、X-光电子能谱（XPS）、电子自旋共振（ESR）表征.结果表明,等离子体改性后PVC的表面自由能和润湿性增强,水、丙三醇、硫代双乙醇的接触角减小.ESR表明等离子体改性后PVC表面的自由基增加了10倍.此外,通过重量损失和扫描电镜（SEM）对比了PVC-TiO₂和等离子体改性PVC-TiO₂的光催化降解,紫外光照60 h后,等离子体改性PVC-TiO₂的失重率比PVC-TiO₂增加了27.4%,SEM显示光照后等离子体改性PVC-TiO₂的表面有大量的裂纹.等离子体改性后PVC的光催化降解加剧.     

焙烧条件对热聚合法制备石墨相氮化碳光催化性能的影响及其机理

以三聚氰胺、硝酸为原料,采用热聚合法制备石墨相氮化碳（g-C₃N₄）,研究了不同焙烧温度对石墨相氮化碳光催化性能的影响。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、紫外-可见漫反射（UV-Vis DRS）以及光致发光光谱（PL）等技术对石墨相氮化碳样品的形貌、化学组成、晶体结构等理化性质进行表征,通过光催化降解实验探究石墨相氮化碳的催化活性。实验结果表明:当焙烧温度为550℃时,制备的石墨相氮化碳样品光催化性能最好。当催化剂投加量为0.04 g时,可见光照射50 min后,对50 mL浓度10 mg/L的罗丹明B（RhB）溶液的降解效率可达到91.7%。适宜的焙烧温度能够使光催化剂的光吸收能力增强,并促进光生电子（e-）和空穴（h+）分离。     

湿热盐雾大气环境印制电路板防护棚下试验研究

目的 试验研究不同防护工艺的印制电路板在湿热盐雾大气环境下的适应性。方法 结合无防护试件,在严苛的濒海棚下环境开展4种印制电路板防护工艺的暴露试验,通过观察电路板外观,测量计算绝缘电阻、介质耐压、品质因数,以及扫描电镜、能谱分析等技术手段评价印制电路板防护工艺的性能。结果 濒海棚下环境中,无防护印制电路板腐蚀严重,电气性能显著下降。改性硅、有机硅三防漆防护的印制电路板在整个试验周期内腐蚀程度轻微,电气性能较好,表面涂层仅存在轻微起泡现象。丙烯酸三防漆防护印制电路板防护性能不稳定,印制电路板出现腐蚀现象,品质因数总体低于改性硅、有机硅三防漆防护。聚氨酯三防漆防护印制电路板在电气测试性能中表现良好,但涂层出现太多破损、起泡等缺陷,铜导线出现异常生锈现象。在介质耐压测试中,多周期呈现击穿状态。结论 在濒海区域棚下湿热盐雾环境中,涂覆有机硅、改性硅三防漆的印制电路板防护状态最好,可优先选择作为防护手段。     

温度对GEO轨道太阳电池阵静电放电影响规律研究

由于GEO轨道空间环境的特殊性,温度、辐照电子能量和束流密度等环境因素会对处于该轨道的航天器太阳电池阵充放电效应造成影响,为掌握GEO轨道太阳电池阵静电放电影响规律,以航天器太阳电池阵为研究对象,对太阳电池阵机理和研究现状进行分析的基础上,设计了太阳电池阵静电放电试验电路,确定了太阳电池阵静电放电试验参数与试验程序,重点开展了一定电子能量和束流密度条件下环境温度因素对太阳电池阵静电放电特性试验研究,获得了环境因素对太阳电池阵静电放电的影响规律。研究表明,静电放电频率、放电电流幅值与环境温度相关,温度越高,放电频率越小,放电电流幅值相应减小,放电电流主要能量集中在10 MHz以下频段。研究成果可为航天器静电放电效应分析和防护设计提供参考。     

类单晶纳米片状WO3的制备及其光催化性能

通过调控水热温度、反应pH值和前驱体比例制备了类单晶WO₃纳米片光催化材料,通过XRD,SEM,TEM,XPS,UV-vis和光电流密度测试等手段对WO₃纳米片的形貌、晶型、组成以及电荷分离性能进行了表征,并研究了可见光照条件下其对罗丹明B的催化降解活性.结果表明,研究获得了厚度约10nm,边长尺寸约300~500nm的单斜晶相WO₃纳米片,且纳米片具有连续整齐的晶格结构、较高的能带结构和较好的电荷载流子分离性能.光催化实验结果表明,WO₃纳米片催化降解罗丹明B的反应过程符合一级动力学,反应速率常数为2.91h^-1,是WO₃纳米颗粒催化罗丹明B降解反应速率常数（0.56h^-1）的5.2倍,推测WO₃纳米片较好的催化活性是源于其较高的载流子分离效率.自由基捕获实验证明,可见光照下·OH和·O₂^-均为WO₃纳米片催化降解污染物过程中的活性自由基.循环降解实验证明制备的光催化剂具有良好的稳定性.     

电活性生物膜介导Cu2+生物还原的试验研究

电活性生物膜形成、胞外电子传递机制以及环境效应研究已成为环境领域关注的热点.通过在碳毡上富集形成生物膜,采用电化学方法对生物膜的电活性进行了表征,对电活性生物膜直接介导Cu2+的还原转化进行了初探.利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)对Cu元素的形貌、含量以及价态进行分析,结果表明电活性生物膜能够利用乙酸作为电子供体,Cu2+作为电子受体,将Cu2+还原转化成Cu或Cu+.同时,通过激光共聚焦显微镜(LSCM)观察Cu2+对微生物的影响,结果显示Cu2+对微生物有明显的毒害作用,所以电活性生物膜介导Cu2+的转化只能在较低的铜离子浓度下进行.本研究结果将为电活性生物膜应用于环境中铜离子的固定和回收提供理论依据.     

固相反应两步法制备掺硫TiO_2及降解聚丙烯酰胺

以偏钛酸、硫脲为原料,第一步采用低热固相反应法合成含硫氧化钛前驱体,第二步经中温(400、500、600℃)灼烧制得TiO2-xSx粉末晶体。用XRD、SEM、XPS对制备的粉体结构、形貌和组成进行表征。通过对聚丙烯酰胺(PAM)降解实验,研究TiO2-xSx在太阳光照下的光催化性能,并通过正交试验研究了油田回注水中聚丙烯酰胺(PAM)的最佳降解条件。结果表明,用该方法制备的掺硫氧化钛相转变温度明显降低;在降解PAM的实验中表现出良好的可见光催化活性,比未掺杂TiO2的降解率提高了1.2倍。硫掺杂TiO2处理聚丙烯酰胺的最佳条件为温度40℃、pH=3、催化剂投加量为0.3g、氧化时间90min,COD去除率达到69.5%。     

铁基双金属强化降解地下水中四氯化碳

采用沉积置换法制备了微米级的Ni-Fe、Cu-Fe、Ag-Fe双金属颗粒，应用扫描电镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）分析了其表面特征，考察了负载金属类型、金属负载量对铁基双金属降解四氯化碳（CCl₄）的影响.结果表明：Ni、Cu、Ag等催化金属非均匀地负载在铁基体上，双金属颗粒表面发生了氧化.CCl₄的降解速率对催化金属的负载量比较敏感，双金属体系Ni、Cu、Ag的适宜负载量分别为1.0wt%、0.8wt%和0.4wt%.CCl₄在双金属体系中的降解途径为零价铁颗粒表面的直接还原及催化金属表面的催化加氢还原，以催化加氢还原为主.Ni-Fe、Cu-Fe、Ag-Fe对CCl₄的还原降解速率大小顺序与其电偶电池电动势的大小顺序一致，即Ag-Fe对CCl₄的降解速率最快，Cu-Fe次之，Ni-Fe最慢.     

BiOCl/TiO2的氯化改性及其新式光生自由基催化反应

采用溶胶凝胶法制备了BiOCl/TiO₂复合催化剂,透射电镜（TEM）照片显示,两种半导体分布均匀、相互连接,形成的异质结可以为电子传导提供有效通道.经过氯化处理的复合材料具备更强的光催化能力,在紫外光条件下对苯的降解率达到90%,是原BiOCl/TiO₂的2倍、纯TiO₂的10倍.本文利用X射线光电子能谱、红外光谱和电子顺磁共振,对表面氯化的机理进行研究.结果表明,氯元素以Ti—Cl的方式吸附在催化剂表面,在光照条件下光生空穴夺取一个电子,使其生成氯自由基,进而配合超氧、羟基,构成一种新型的三自由基光催化体系,使催化降解能力大幅提升.最后,利用实验方法得到了光生氯自由基的直接证据,并构建了该体系的光催化反应机理.