欢迎访问沈阳真空杂志社 Email Alert    RSS服务

真空 ›› 2019, Vol. 56 ›› Issue (4): 24-30.doi: 10.13385/j.cnki.vacuum.2019.04.06

• • 上一篇    下一篇

利用非晶SiC在硬质合金上原位生长石墨烯

冉彪, 刘飞, 于翔   

  1. 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院,北京 100191
  • 收稿日期:2018-12-14 发布日期:2019-08-22
  • 作者简介:冉彪(1994-),男,重庆市人,硕士生。
  • 基金资助:
    装备预研领域基金,(61409230602)

In-situ Growth of Graphene on Cemented Carbide through Amorphous SiC

RAN Biao, LIU Fei, YU Xiang   

  1. School of Mechanical Engineering and Automation, Beihang University, Beijing 100191, China
  • Received:2018-12-14 Published:2019-08-22

摘要: 针对空间钻探中硬质合金钻具部件的减摩润滑问题,提出一种在硬质合金基底上原位生长石墨烯的方法。在硬质合金基底上磁控溅射沉积非晶碳化硅(SiC)薄膜,利用合金中的粘结相Co在真空退火条件下催化非晶SiC,实现原位生长石墨烯。研究了在硬质合金基底表面磁控溅射沉积非晶SiC薄膜,在真空退火条件下,退火温度、退火时间和C/Si原子比对金属Co催化非晶SiC在硬质合金上原位生长石墨烯的影响,分析了金属Co在催化非晶SiC制备石墨烯过程中的反应机理,为石墨烯在真空钻探刀具润滑材料的应用提供了一定的理论基础。

关键词: 石墨烯, 退火温度, 退火时间, C/Si原子比

Abstract: Graphene is a thin film material with six angle honeycomb layered structure, exhibiting an ultralow friction coefficient in vacuum. Aiming at the lubrication problem of cemented carbide drilling tool in space drilling, amorphous SiC thin films were deposited on cemented carbide substrates by magnetron sputtering, and in situ growth of graphene on cemented carbide was obtained by the bonded phase Co. This paper demonstrated the effects of annealing temperature, annealing time and C/Si atomic ratio on the quality of graphene, and summarized the mechanism of Co catalyzed amorphous SiC in the preparation of graphene. Which provided a theoretical basis for graphene in the application of vacuum drilling tool.

Key words: graphene, annealing temperature, annealing time, C/Si atom ratio

中图分类号: 

  • TB43
[1] 宋惠. 多尺度结构超润滑碳基薄膜的设计真空延寿及机理[D]. 中国科学院大学, 2016.
[2] 李军. 石墨烯薄膜阴极材料的场发射性能研究[D]. 中国科学院研究生院中国科学院大学, 2012.
[3] 蒲吉斌,王立平,薛群基. 石墨烯摩擦学及石墨烯基复合润滑材料的研究进展[J]. 摩擦学学报, 2014, 34(1):93-112.
[4] 范依航,郝兆朋. 硬质合金刀具切削钛合金Ti6Al4V界面摩擦特性研究[J]. 润滑与密封, 2015(6):65-69.
[5] Song H, Ji L, Li H, et al.Self-forming oriented layer slip and macroscale super-low friction of graphene[J]. Applied Physics Letters, 2017, 110(7):073101-073108.
[6] Machá P, Fidler T, Cichoň S, et al.Synthesis of graphene on Co/SiC structure[J]. Journal of Materials Science Materials in Electronics, 2013, 24(10):3793-3799.
[7] Novoselov K S, Geim A K, Morozov S V, et al.Electric field effect in atomically thin carbon films[J]. Science, 2004,306(5696):666-669.
[8] Bae S, Kim H, Lee Y, et al.Roll-to-Roll production of 30-inch graphene films for transparent electrodes[J]. Nature Nanotechnol, 2010(5):574-578.
[9] Hao X, Chen Y, Wang Z, et al.Morphology and structure of epitaxial graphene grown on 6H-SiC (0001) substrates by modified argon-assisted epitaxial method[J]. Materials Letters, 2014, 115(2):144-146.
[10] Choucair M, Thordarson P, Stride J A.Gram-scale production of graphene based on solvothermal synthesis and sonication.[J]. Nature Nanotechnology, 2009, 4(1):30-39.
[11] Yu Q, Lian J, Siriponglert S, et al. Graphene segregated on Ni surfaces and transferred to insulators[J]. Applied Physics Letters, 2008, 93(11):113103-1-113103-3.
[12] 李坤威,郝欢欢,刘晶冰,等. 拉曼光谱表征石墨烯材料研究进展[J]. 化学通报, 2017, 80(3):236-240.
[13] Machá P, CichoňS, Mišková L, et al. Graphene preparation by annealing of Co/SiC structure[J]. Applied Surface Science, 2014, 320(6):544-551.
[14] Li C, Li D, Yang J, et al.Preparation of Single-and Few- Layer Graphene Sheets Using Co Deposition on SiC Substrate[J]. Journal of Nanomaterials, 2011, 2011(1687-4110).
[15] 王党朝. SiC基石墨烯材料制备及表征技术研究[D]. 西安:西安电子科技大学, 2012.
[16] 吴娟霞,徐华,张锦. 拉曼光谱在石墨烯结构表征中的应用[J]. 化学学报, 2014, 72(3):301-318.
[17] 李赟,尹志军,赵志飞,等. 退火时间对SiC热解法制备石墨烯薄膜的影响[J]. 固体电子学研究与进展, 2013, 33(3):276-279.
[18] 刘飞. 金属催化SiC制备石墨烯的研究[D]. 中国地质大学(北京), 2017.
[19] 周琪,钟永辉,陈星,等. 石墨烯/纳米TiO2复合材料的制备及其光催化性能[J]. 复合材料学报, 2014, 31(2):255-262.
[1] 伍醒, 蒋爱华, 程勇. 射频功率对DLC薄膜结构和力学性能的影响[J]. 真空, 2019, 56(4): 34-36.
[2] 李保昌, 刘光壮, 杨曌, 罗俊尧, 沓世我. Ni-Zn铁氧体基板金属化技术研究[J]. 真空, 2019, 56(4): 31-33.
[3] 李建, 童洪辉, 但敏, 金凡亚, 王坤, 陈伦江. 场致发射电子源的应用及其研究进展[J]. 真空, 2019, 56(3): 27-31.
[4] 赵陨, 穆佳丽, 李明华, 李文龙, 姚春龙. 基于QFD和DOE的反光镜膜层表面缺陷改进研究[J]. 真空, 2019, 56(3): 32-36.
[5] 李如永, 段苹, 崔敏, 王吉有, 原安娟, 邓金祥. 后退火对射频磁控溅射法制备Mg掺杂Ga2O3薄膜性质的影响[J]. 真空, 2019, 56(3): 37-40.
[6] 张粉利, 王杰峰, 邓敬莲, 孙会芳. 具有自洁功能增透膜在太阳能集热管中的应用[J]. 真空, 2019, 56(3): 41-43.
[7] 李昊, 王东伟, 张川, 刘婵, 黄美东. 电弧离子镀Cr/CrN多层膜的耐腐蚀性研究[J]. 真空, 2019, 56(3): 21-26.
[8] 张以忱. 第二十讲 真空离子镀膜[J]. 真空, 2019, 56(3): 78-80.
[9] 刘婵, 王东伟, 李晓敏, 武英桐, 黄美东. 脉冲负偏压对直流磁控溅射碳膜结构和性能的影响[J]. 真空, 2019, 56(2): 69-73.
[10] 张以忱. 第二十讲 真空离子镀膜[J]. 真空, 2019, 56(2): 78-80.
[11] 王福贞 , 陈大民 , 颜远全 . 弧光放电氩离子清洗源[J]. 真空, 2019, 56(1): 27-33.
[12] 徐均琪 , 李候俊 , 李 绵 , 王 建 , 苏俊宏 , 基玛·格拉索夫 . 热蒸发沉积 TiO2 薄膜的光学及激光损伤特性[J]. 真空, 2019, 56(1): 39-44.
[13] 陈 博, 杨 飞, 李建昌. 柔性薄膜材料疲劳失效研究[J]. 真空, 2019, 56(1): 20-26.
[14] 仲召进 , 曹 欣 , 高 强 , 韩 娜 , 崔介东 , 石丽芬 , 姚婷婷 , 马立云, 彭 寿. 射频溅射功率对室温沉积 AZO 薄膜性能的影响[J]. 真空, 2019, 56(1): 45-48.
[15] 赵彦辉, 史文博, 刘忠海, 刘占奇, 于宝海. 电弧离子镀沉积工艺参数的影响[J]. 真空, 2018, 55(6): 49-59.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!