CN113122765B - 一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法 - Google Patents

一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113122765B
CN113122765B CN202110314989.3A CN202110314989A CN113122765B CN 113122765 B CN113122765 B CN 113122765B CN 202110314989 A CN202110314989 A CN 202110314989A CN 113122765 B CN113122765 B CN 113122765B
Authority
CN
China
Prior art keywords
nanoparticles
quinary
pentamer
stable light
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN202110314989.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113122765A (zh
Inventor
王玉华
郝美琪
张海军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Original Assignee
Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Science and Engineering WUSE filed Critical Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority to CN202110314989.3A priority Critical patent/CN113122765B/zh
Publication of CN113122765A publication Critical patent/CN113122765A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113122765B publication Critical patent/CN113122765B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/02Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/05Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
    • B22F1/054Nanosized particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C30/00Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C22C30/06Alloys containing less than 50% by weight of each constituent containing zinc
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/48Ion implantation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58After-treatment
    • C23C14/5806Thermal treatment

Abstract

本发明涉及一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法。其技术方案是:强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示钴、钼、铝和银中的一种。所述制备方法是:先按照铜∶X∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶MX∶58.7∶55.8∶65.4配料,经预处理后再用冶金法制得五元高熵合金材料,即为靶材。将靶材和石英玻璃/铌酸锂衬底置于离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压,将靶材注入到石英玻璃/铌酸锂衬底,在保护性气氛中退火处理,制得强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。本发明具有工艺简单、操作简便和合成效率高的特点,所制制品纯度高和稳定性强。

Description

一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法
技术领域
本发明属于聚元素纳米颗粒技术领域。具体涉及一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法。
背景技术
聚元素纳米颗粒由于自身新的形态结构而具有优越的催化性能和超快的光学响应,在催化、储能、生物学和等离子学等领域有着广泛的应用前景。目前制备低熵合金纳米颗粒的方法是湿化学合成,可获得各种粒度、形状和相,但湿化学合成方法的合金组成不超过三种元素,限制了其元素种类的数量从而使合金材料无法达到更高的应用水平。
国内外现有的五元聚元素纳米颗粒的制备方法有以下八种,包括:
扫描探针嵌段共聚物光刻法。如文献(P.C.Chen,X.Liu,J.L.Hedrick,etal.Polyelemental nanoparticle libraries[J].Science,2016,352(6293):1565-1569.)记载,先将预载有适当金属盐的聚合物用作墨水并以半球形圆顶的形式通过浸笔式纳米光刻沉积在基片上,随后对聚合物进行热退火,制得一系列聚元素纳米颗粒,该方法利用仪器探针的操作过程难度大,且所用原料比较稀缺,成本高。
碳热冲击法。如文献(Y.G.Yao,Z.N.Huang,P.F.Xie,et al.Carbothermal shocksynthesis of high-entropy-alloy nanoparticles[J].Science,2018,359(6383):1489-1494.)记载,先将前体金属盐混合物附着于氧化碳纤维上,并以105K/s的速率经55ms加热到2000K,然后切断电流快速淬火,制得高熵合金纳米颗粒,该方法的快速加热和冷却过程也难以操作。
铸造--低温铣削法。如文献(K.Nirmal,C.S.Tiwary,B.Krishanu.Preparation ofnanocrystalline high-entropy alloys via cryomilling of cast ingots[J].Journalof Materials Science,2018,53:13411-13423.)记载,在高纯氩气气氛中电弧熔化制备高熵合金,然后用金刚石锯分割,将所得的小片在低温研磨机中以一定的温度条件下进行研磨,制得高熵合金纳米颗粒,但该方法用时长。
复合共溅射法。如文献(H.Meyer,M.Meischein,A.Ludwig.Rapid Assessment ofSputtered Nanoparticle Ionic Liquid Combinations[J].Acs CombinatorialScience,2018:acscombsci.8b00017.)记载,将一定数量的原子流通过Ar等离子体流向离子液体,其中单个可控元素溅射靶可用不同的沉积速率来调节所产生的组成,制得高熵合金纳米颗粒,该方法需要通过多个溅射靶进行操作,操作复杂。
超声辅助湿化学法,如文献(M.Liu,Z.Zhang,F.Okejiri,et al.Entropy-Maximized Synthesis of Multimetallic Nanoparticle Catalysts via aUltrasonication-Assisted Wet Chemistry Method under Ambient Conditions[J].Advanced Materials Interfaces,2019.)记载,将金属盐混合物溶解在乙二醇中再加入X-72碳载体,圆柱形尖端插入液体中并在以750W和20kHz频率的条件下超声处理10分钟,过滤,获得负载在碳结构上的无定形高熵合金纳米颗粒,该方法的处理过程不仅十分复杂,且需在N2条件下用固体煅烧2小时以获得稳定的结构,即用时长。
纳米液滴介导的电沉积法。如文献(M.W.Glasscott,A.D.Pendergast,S.Goines,et al.Publisher Correction:Electrosynthesis of high-entropy metallic glassnanoparticles for designer,multi-functional electrocatalysis[J].NatureCommunications,2019,10(1).)记载,将金属盐前驱体保存在悬浮在二氯乙烷的纳米液滴中,用电导将特定数量的前驱体盐分子孤立地传递到纳米液滴的局部成核和生长区域,形成高熵金属玻璃纳米颗粒,该方法的电导过程操作较难。
动力学控制激光合成法。如文献(F.Waag,Y.Li,R.Z.Anna,et al.Kinetically-controlled laser-synthesis of colloidal high-entropy alloy nanoparticles[J].RSC Advances,2019,9(32):18547-18558.)记载,首先使用超短脉冲激光辐照大块高熵合金(大块体的原子化/电离导致羽流的形成),随后烧蚀物质在液体的气相中成核和冷凝,形成稳定的胶体高熵合金纳米颗粒,但形成的胶体高熵合金纳米颗粒在液体气相中冷凝容易被污染而不够纯净。
快速移动床热解法。如文献(S.J.Gao,S.Y.Hao,Z.N.Huang,et al.Synthesis ofhigh-entropy alloy nanoparticles on supports by the fast moving bed pyrolysis[J].Nature Communications,2020,11(1).)记载,将混合金属氯化物前驱体热解并负载在炭黑、氧化石墨烯、γ-Al2O3和沸石等各种颗粒状载体上,在5s内将金属前驱体(推进速度为20cm s-1)迅速升温到923K,而加热区的温度降至920K,可确保混合金属前驱体的同时热解,由于快速达到高温(高于所有前驱体的热解温度),从而形成高熵合金纳米颗粒,但其中的热解和负载过程比较复杂,从而给快速升温合成带来困难。
综上所述,上述聚元素纳米颗粒材料制备方法存在的技术缺陷是:工艺复杂、操作难度大和用时长,所合成的聚元素纳米颗粒暴露于空气中稳定性不强等。这些缺点使得聚元素纳米颗粒在生产领域受到了限制。
发明内容
本发明旨在克服现有技术的缺陷,目的在于提供一种工艺简单、操作简便和合成效率高的强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的制备方法,用该方法制备的制品纯度高和稳定性强。
为完成上述任务,本发明采用的技术方案是:所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示钴、钼、铝和银中的一种。
所述制备方法的步骤是:
步骤一、按照铜∶X∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶MX∶58.7∶55.8∶65.4配料,即得冶金原料。
所述X表示钴、钼、铝和银中任一种;
所述冶金原料中任一组分的纯度≥99.9%;
所述MX表示钴、钼、铝和银中任一种金属元素的相对原子质量。
步骤二、使用砂纸和砂轮机去除所述冶金原料的表面氧化层,再用工业乙醇超声波震动清洗,烘干,得到靶材原料。
步骤三、将所述靶材原料用冶金法制得五元高熵合金材料,所述五元高熵合金材料即为靶材。
步骤四、将所述靶材和石英玻璃/铌酸锂衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压至25~45kV,再将所述靶材注入到石英玻璃/铌酸锂衬底,得到五元聚元素纳米颗粒;然后将所述五元聚元素纳米颗粒在保护性气氛中退火处理,制得强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
所述冶金法为粉末冶金法、真空电弧熔炼法、真空感应熔炼法和机械合金化法中的一种。
所述石英玻璃/铌酸锂衬底的粗糙度Ra<0.2μm。
所述保护性气氛为H2、N2和Ar中的一种。
由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比所具有的积极效果在于:
1、本发明按照铜∶X∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶MX∶58.7∶55.8∶65.4配料,用冶金法制得五元高熵合金材料,即靶材,将靶材和石英玻璃/铌酸锂衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压,将靶材注入到石英玻璃/铌酸锂衬底形成五元聚元素纳米颗粒;然后在保护性气氛中退火处理,制得强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。本发明工艺简单和操作简便。
2、本发明将所述五元高熵合金材料形成均匀离子束注入到石英玻璃/铌酸锂衬底,快速大量合成所需五元聚元素纳米颗粒,用时短,合成效率高;本发明通过离子注入过程注入到衬底中的元素皆为所提供的五种金属元素,所形成的五元聚元素纳米颗粒纯度高,无杂质。
3、本发明所制备的五元聚元素纳米颗粒包覆于石英玻璃/铌酸锂衬底内部,稳定性强。
4、本发明在离子注入过程中注入的离子能够克服石英玻璃/铌酸锂衬底材料的固溶度限制,精确地控制注入离子的深度和浓度;且五元聚元素纳米颗粒固定在石英玻璃/铌酸锂衬底材料中,便于定位探索五元聚元素纳米颗粒的微观精细结构、能带结构和电子输运特性,有利于研究CuXNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的光限幅性能,从而使得CuXNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒在航空航天、军用武器和生活激光防护等实际应用中能达到更稳定的光限幅效率。
因此,本发明具有工艺简单、操作简便和合成效率高的特点,所制备的制品纯度高和稳定性强。
附图说明
图1为本发明制备的一种CuCoNiFeZn五元高熵合金材料的照片;
图2是采用图1所示的靶材制备的一种CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的低倍TEM图;
图3为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的高倍TEM图;
图4为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的SAED图;
图5为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Cu元素映射图;
图6为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Co元素映射图;
图7为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Ni元素映射图;
图8为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Fe元素映射图;
图9为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Zn元素映射图;
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明确,以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述,并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法。所述制备方法是:
所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示钴。
本实施例所述制备方法的步骤是:
步骤一、按照铜∶钴∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶58.9∶58.7∶55.8∶65.4配料,即得冶金原料。
所述冶金原料中任一组分的纯度≥99.9%。
步骤二、使用砂纸和砂轮机去除所述冶金原料的表面氧化层,再用工业乙醇超声波震动清洗,烘干,得到靶材原料。
步骤三、将所述靶材原料用冶金法制得如图1所示的CuCoNiFeZn五元高熵合金材料的照片;所述CuCoNiFeZn五元高熵合金材料即为靶材,靶材为圆柱体状。
步骤四、将所述靶材和石英玻璃衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压至35kV,再将所述靶材注入到石英玻璃衬底,得到CuCoNiFeZn五元聚元素纳米颗粒;然后将所述CuCoNiFeZn五元聚元素纳米颗粒在保护性气氛中退火处理,制得CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
本实施例中:所述冶金法为粉末冶金法;所述石英玻璃衬底的粗糙度Ra<0.2μm;所述保护性气氛为H2
本实施例制备的CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒如图2~图9所示:图2是采用本实施制备的靶材的所制备的CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的低倍TEM图;图3为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的高倍TEM图;
图4为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的SAED图;图5为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Cu元素映射图;图6为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Co元素映射图;图7为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Ni元素映射图;图8为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Fe元素映射图;图9为图2所示CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的Zn元素映射图。
从图2和图3可以看出,所制备的CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒分布均匀、大小尺寸均一;从图4可以看出,所制备的CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒为非晶态结构;从图5~图9可以看出,Cu、Co、Ni、Fe和Zn五种金属元素均匀地分布于所制备的CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒中。
本实施例所选取的Cu是光电响应强的金属元素,能对制品的光限幅性能起到良好的提升效果;Co、Fe和Ni具有良好的磁性能,可增强光电性能;Zn的熔点低且流动性好,使所制制品的稳定性强;石英玻璃衬底耐高温、膨胀系数低、光学均匀性好以及光透射范围宽,因而所制备的CuCoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒易于保存、性质稳定且具有良好的光限幅特性。
实施例2
一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法。所述制备方法是:
所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示钼。
本实施例所述制备方法的步骤是:
步骤一、按照铜∶钼∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶96.0∶58.7∶55.8∶65.4配料,即得冶金原料。
所述冶金原料中任一组分的纯度≥99.9%。
步骤二、使用砂纸和砂轮机去除所述冶金原料的表面氧化层,再用工业乙醇超声波震动清洗,烘干,得到靶材原料。
步骤三、将所述靶材原料用冶金法制得CuMoNiFeZn五元高熵合金材料,所述CuMoNiFeZn五元高熵合金材料即为靶材。
步骤四、将所述靶材和石英玻璃衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压至25kV,再将所述靶材注入到石英玻璃衬底,得到CuMoNiFeZn五元聚元素纳米颗粒;然后将所述CuMoNiFeZn五元聚元素纳米颗粒在保护性气氛中退火处理,制得CuMoNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
本实施例中:所述冶金法为真空电弧熔炼法;所述石英玻璃衬底的粗糙度Ra<0.2μm;所述保护性气氛为N2
本实施例所选取的Cu是光电响应强的金属元素,能对五元聚元素纳米颗粒的光限幅性能起到良好的提升效果;Mo的原子半径较大,有较大的晶格畸变和固溶强化作用,且能使合金的组织明显细化,使强度、硬度和塑性均得到有效改善。Fe有磁性且不影响固溶体相和微观结构,Ni可使合金表现出典型的顺磁性,从而使所制制品的光电性能有大幅提升;Zn的熔点低且流动性好,能增强稳定性;石英玻璃衬底耐高温、膨胀系数低、光学均匀性好以及光透射范围宽。所制制品易于保存、性质稳定且具有良好的光限幅特性
实施例3
一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法。所述制备方法是:
所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示铝。
本实施例所述制备方法的步骤是:
步骤一、按照铜∶铝∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶27.0∶58.7∶55.8∶65.4配料,即得冶金原料。
所述冶金原料中任一组分的纯度≥99.9%。
步骤二、使用砂纸和砂轮机去除所述冶金原料的表面氧化层,再用工业乙醇超声波震动清洗,烘干,得到靶材原料。
步骤三、将所述靶材原料用冶金法制得CuAlNiFeZn五元高熵合金材料,所述CuAlNiFeZn五元高熵合金材料即为靶材。
步骤四、将所述靶材和铌酸锂衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压至30kV,再将所述靶材注入到铌酸锂衬底,得到CuAlNiFeZn五元聚元素纳米颗粒;然后将所述CuAlNiFeZn五元聚元素纳米颗粒在保护性气氛中退火处理,制得CuAlNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
本实施例中:所述冶金法为机械合金化法;所述石英玻璃衬底的粗糙度Ra<0.2μm;所述保护性气氛为Ar。
本实施例所选取的Cu的折射率与消光系数的比值较大,从而导致了较强等离子体共振现象的发生,使得CuAlNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒具备极大的局域场增强因子,进而具有极强的非线性光学性质,表现出优良的光限幅性能;Al能使CuAlNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒微观组织趋于简单,使显微硬度递增呈现“鸡尾酒效应”;Fe有磁性且不影响固溶体相和微观结构,Ni能使合金表现出典型的顺磁性,从而使得CuAlNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的光电性能有大幅提升;Zn的熔点低且流动性好,能增强稳定性;铌酸锂具有较大的电光系数、宽的光透射范围、优异的热稳定性和化学稳定性;因而,采用离子注入法制制备的CuAlNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒易于保存、性质稳定且具有良好的光限幅特性
实施例4
一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法。所述制备方法是:
所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示Ag。
本实施例所述制备方法的步骤是:
步骤一、按照铜∶银∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶107.9∶58.7∶55.8∶65.4配料,即得冶金原料。
所述冶金原料中任一组分的纯度≥99.9%。
步骤二、使用砂纸和砂轮机去除所述冶金原料的表面氧化层,再用工业乙醇超声波震动清洗,烘干,得到靶材原料。
步骤三、将所述靶材原料用冶金法制得CuAgNiFeZn五元高熵合金材料,所述CuAgNiFeZn五元高熵合金材料即为靶材。
步骤四、将所述靶材和铌酸锂衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压至45kV,再将所述靶材注入到铌酸锂衬底,得到CuAgNiFeZn五元聚元素纳米颗粒;然后将所述CuAgNiFeZn五元聚元素纳米颗粒在保护性气氛中退火处理,制得CuAgNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
本实施例中:所述冶金法为机械合金化法;所述石英玻璃衬底的粗糙度Ra<0.2μm;所述保护性气氛为N2
本发明选取的Cu和Ag的折射率与消光系数的比值比较大,从而导致了较强等离子体共振现象的发生,使得CuAgNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒具备了极大的局域场增强因子,进而具有极强的非线性光学性质,能表现出优良的光限幅性能;Fe有磁性且不影响固溶体相和微观结构,Ni能使合金表现出典型的顺磁性,从而使得CuAgNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的光电性能有大幅度提升;Zn的熔点低且流动性好,能增强稳定性;铌酸锂具有较大的电光系数、宽的光透射范围、优异的热稳定性和化学稳定性,因而利用离子注入法制备的CuAgNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒易于保存、性质稳定且具有良好的光限幅特性。
本具体实施方式与现有技术相比所具有的积极效果在于:
1、本具体实施方式按照铜∶X∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶MX∶58.7∶55.8∶65.4配料,用冶金法制得五元高熵合金材料,即靶材,将靶材和石英玻璃/铌酸锂衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压,将靶材注入到石英玻璃/铌酸锂衬底形成五元聚元素纳米颗粒;然后在保护性气氛中退火处理,制得强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。本具体实施方式工艺简单和操作简便。
2、本具体实施方式将所述五元高熵合金材料形成均匀离子束注入到石英玻璃/铌酸锂衬底,快速大量合成所需五元聚元素纳米颗粒,用时短,合成效率高;本具体实施方式通过离子注入过程注入到衬底中的元素皆为所提供的五种金属元素,所形成的五元聚元素纳米颗粒纯度高,无杂质。
3、本具体实施方式所制备的五元聚元素纳米颗粒包覆于石英玻璃/铌酸锂衬底内部,稳定性强。
4、本具体实施方式在离子注入过程中注入的离子能够克服石英玻璃/铌酸锂衬底材料的固溶度限制,精确地控制注入离子的深度和浓度;且五元聚元素纳米颗粒固定在石英玻璃/铌酸锂衬底材料中,便于定位探索五元聚元素纳米颗粒的微观精细结构、能带结构和电子输运特性,有利于研究CuXNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的光限幅性能,从而使得CuXNiFeZn强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒在航空航天、军用武器和生活激光防护等实际应用中能达到更稳定的光限幅效率。
因此,本具体实施方式具有工艺简单、操作简便和合成效率高的特点,所制备的制品纯度高和稳定性强。

Claims (5)

1.一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的制备方法,其特征在于,所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的组分表达式为CuXNiFeZn;其中:X表示钴、钼、铝和银中的一种;
所述制备方法的步骤是:
步骤一、按照铜∶X∶镍∶铁∶锌的质量比为63.5∶MX∶58.7∶55.8∶65.4配料,即得冶金原料;
所述X表示钴、钼、铝和银中任一种;
所述冶金原料中任一组分的纯度≥99.9%;
所述MX表示钴、钼、铝和银中任一种金属元素的相对原子质量;
步骤二、使用砂纸和砂轮机去除所述冶金原料的表面氧化层,再用工业乙醇超声波震动清洗,烘干,得到靶材原料;
步骤三、将所述靶材原料用冶金法制得五元高熵合金材料,所述五元高熵合金材料即为靶材;
步骤四、将所述靶材和石英玻璃/铌酸锂衬底放置到离子注入机对应的放电室和靶室内,调整加速电压至25~45kV,再将所述靶材注入到石英玻璃/铌酸锂衬底,得到五元聚元素纳米颗粒;然后将所述五元聚元素纳米颗粒在保护性气氛中退火处理,制得强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的制备方法,其特征在于所述冶金法为粉末冶金法、真空电弧熔炼法、真空感应熔炼法和机械合金化法中的一种。
3.根据权利要求1所述的强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的制备方法,其特征在于所述石英玻璃/铌酸锂衬底的粗糙度Ra<0.2μm。
4.根据权利要求1所述的强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的制备方法,其特征在于所述保护性气氛为H2、N2和Ar中的一种。
5.一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒,其特征在于所述强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒是根据权利要求1~4项中任一项所述的强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒的制备方法所制备的强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒。
CN202110314989.3A 2021-03-24 2021-03-24 一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法 Expired - Fee Related CN113122765B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110314989.3A CN113122765B (zh) 2021-03-24 2021-03-24 一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110314989.3A CN113122765B (zh) 2021-03-24 2021-03-24 一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113122765A CN113122765A (zh) 2021-07-16
CN113122765B true CN113122765B (zh) 2022-04-15

Family

ID=76774259

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110314989.3A Expired - Fee Related CN113122765B (zh) 2021-03-24 2021-03-24 一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113122765B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114752910A (zh) * 2022-04-25 2022-07-15 核工业西南物理研究院 一种制备高熵合金涂层的方法
CN115283685B (zh) * 2022-08-18 2023-06-13 北京科技大学 一种激光制备高熵合金纳米颗粒的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1353204A (zh) * 2000-11-09 2002-06-12 叶均蔚 高乱度多元合金
CN102315368A (zh) * 2010-07-06 2012-01-11 海洋王照明科技股份有限公司 复合发光材料及其制备方法及led发光器件
CN109385610A (zh) * 2017-08-07 2019-02-26 态金材料科技股份有限公司 以高熵液态合金靶材制作的手机镀膜
CN111180302A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种通过离子注入调节光学元件光学性能的方法
CN112475315A (zh) * 2020-11-27 2021-03-12 电子科技大学 一种普适性制备高熵合金纳米颗粒的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8501531B2 (en) * 2011-04-07 2013-08-06 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Method of forming graphene on a surface

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1353204A (zh) * 2000-11-09 2002-06-12 叶均蔚 高乱度多元合金
CN102315368A (zh) * 2010-07-06 2012-01-11 海洋王照明科技股份有限公司 复合发光材料及其制备方法及led发光器件
CN109385610A (zh) * 2017-08-07 2019-02-26 态金材料科技股份有限公司 以高熵液态合金靶材制作的手机镀膜
CN111180302A (zh) * 2020-01-03 2020-05-19 中国科学院上海光学精密机械研究所 一种通过离子注入调节光学元件光学性能的方法
CN112475315A (zh) * 2020-11-27 2021-03-12 电子科技大学 一种普适性制备高熵合金纳米颗粒的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Enhanced nonlinear optical properties of LiNbO3 crystal embedded with CuZn alloy nanoparticles by ion implantation;Yingying Wang et al.;《Journal of Alloys and Compounds》;20181116;第778卷;第691页右栏第2段,第692页左栏第2段 *
Synthesis of FeCoNiCuZn single-phase high-entropy alloy by high-frequency electromagnetic-field assisted ball milling;Zhang Yingzhe et al.;《Journal of Magnetism and Magnetic Materials》;20191115;第498卷;第2.1节第1段,图3.2节第1段,图4,第5页左栏第1段 *
退火温度对铜纳米颗粒复合材料的三阶非线性光学性质的影响;王玉华 等;《武汉科技大学学报》;20100630;第33卷(第3期);第269页左栏最后两段,右栏第1段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113122765A (zh) 2021-07-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113122765B (zh) 一种强稳定光限幅五元聚元素纳米颗粒及其制备方法
CN109175391B (zh) 一种原位合成纳米氧化物颗粒弥散强化合金的方法
CN103305828A (zh) 一种超声冲击强化激光熔覆层的装置及其方法
CN109022920A (zh) 一种无裂纹的4d打印钛镍形状记忆合金及其制备方法
CN112207287B (zh) 一种掺杂氧化钇纳米颗粒的纳米钼粉制备方法及应用
CN109402369A (zh) 一种用于降解偶氮染料的铁基多孔材料及其制备方法
CN104746068A (zh) 一种用于铁基合金表面激光熔覆的铜基涂层及其制备方法
CN111004959A (zh) 一种FeNiCrCuCoBx纳米高熵合金及其制备方法
CN112831733A (zh) 一种非晶包覆y2o3复合材料及其粉体制备方法
Zhao et al. Interfacial behavior of Fe76Si9B10P5/Zn0. 5Ni0. 5Fe2O4 amorphous soft magnetic composite during spark plasma sintering process
Sun et al. Microwave-assisted synthesis of Mo–Cu nano-powders at an ultra-low temperature and their sintering properties
Sokovnin et al. Properties of ZrO2 and Ag–ZrO2 nanopowders prepared by pulsed electron beam evaporation
Tan et al. In situ synthesis of spherical WMo alloy powder for additive manufacturing by spray granulation combined with thermal plasma spheroidization
CN100429176C (zh) 一种利用原位反应制备纳米复相陶瓷材料的方法
CN113798504A (zh) 3d打印用稀土氧化物弥散增强钨粉的制备方法
CN108541250B (zh) 多孔碳材料的制造方法以及球状的多孔碳材料
CN111101043B (zh) 一种激光增材制造的CrMoVNbAl高熵合金及其成形工艺
CN112374554A (zh) 一种高纯度高活性的氧化镍基粉体、制备方法及用途
CN114807719A (zh) 一种实现AlxCoFeNi高熵合金晶粒细化的激光熔化沉积方法
CN113458404A (zh) 合金纳米颗粒及其制备方法和用途
Jagdeo Physical Methods for Synthesis of Nanoparticles
Fu et al. Deposition feature of Ni nanoparticles on halloysite template and magnetic properties of the composite
Lu et al. Facile Fabrication and Microstructure of α‐Al2O3/TiC Composite Coating as Tritium Permeation Barrier
CN114921714B (zh) 一种y2o3纳米颗粒弥散强化钢及其制备方法
KR102249422B1 (ko) 다공성 은 분말 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20220415

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee