CN114717533B - 一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用 - Google Patents
一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114717533B CN114717533B CN202210180780.7A CN202210180780A CN114717533B CN 114717533 B CN114717533 B CN 114717533B CN 202210180780 A CN202210180780 A CN 202210180780A CN 114717533 B CN114717533 B CN 114717533B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- film
- protection film
- electrode protection
- diamond
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 29
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims abstract description 50
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims abstract description 50
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 38
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000003682 fluorination reaction Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000004050 hot filament vapor deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract 3
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 183
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 28
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000006056 electrooxidation reaction Methods 0.000 claims description 17
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 claims description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 claims description 9
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 claims description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- DXGXZTIVEVLQHZ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-heptadecafluorooctyl-tris(trifluoromethyl)silane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)[Si](C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C(F)(F)F DXGXZTIVEVLQHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 claims description 3
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 3
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 claims description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 9
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 abstract description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract description 3
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 abstract description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 229910001374 Invar Inorganic materials 0.000 description 28
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 28
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 22
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000001237 Raman spectrum Methods 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 239000012025 fluorinating agent Substances 0.000 description 2
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 2
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 description 2
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 241001489698 Gerridae Species 0.000 description 1
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 1
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 1
- 229920001872 Spider silk Polymers 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 1
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- -1 building surfaces Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical group 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000001338 self-assembly Methods 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/271—Diamond only using hot filaments
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0254—Physical treatment to alter the texture of the surface, e.g. scratching or polishing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
- C23C16/27—Diamond only
- C23C16/278—Diamond only doping or introduction of a secondary phase in the diamond
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING 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
- C23C—COATING 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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/56—After-treatment
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用，传感器电极保护薄膜为掺硼金刚石薄膜；步骤包括：电极基底处理；清洗去除电极基底表面油污；金刚石种晶处理；气相沉积薄膜：利用热丝化学气相沉积系统在电极基底表面沉积总厚度为2.8‑6μm的电极保护薄膜；真空退火；氟化处理。电极保护薄膜的成分为掺硼金刚石。本发明方法能够便捷高效进行制备生产；制得的传感器电极保护薄膜膜层均匀、覆盖完整；传感器电极保护薄膜的电极的耐腐蚀性能优于电极基体材料；该膜电极具有良好的导电性；具有极佳的疏油性能和硬度、耐腐蚀性能。仿生结构是仿造鱼鳞表面的亲水薄膜粘液和分级微‑纳结构之间的协同作用，来实现较佳的疏油性能。
Description
技术领域
本发明是关于新材料功能涂层的新型应用，特别是关于一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用。
背景技术
井下传感器电极的服役性能受到工作介质浸蚀磨损、油液污染和电化学腐蚀的困扰。作为石油勘探作业的重要检测装置，井下传感器电极的服役性能关乎井下采油过程中检测信息能否传递通畅，因此保证其服役性能是急需解决的工程问题。传感器在井下的服役工况苛刻，油井液的浸蚀、油液污染和电化学腐蚀都影响传感器电极的服役性能。一旦电极无法正常工作，井下采油的重要信息将无法准确采集，直接关系到采油作业的实施效果。
101-管道入口；102-端电极；103-中间电极；104-敏感电极；105-端电极；106-管道出口；
井下传感器包括电导式传感器、电磁流量计和涡街流量计等，这其中电极是传感器的核心工作部件。图1和图2为电导式传感器的结构图。该传感器敏感电极104是由镶嵌在环形管壁上三个因瓦合金圆环组成；其中，103为中间电极，102和105为端电极，两个端电极电位相同。井液和油液两相流体从管道入口101流入，流经三个电极从管道出口106流出。
电导式传感器的工作原理是，将流经管道的流体看作导体，通过测量电极之间两相流体的电导率得到流体含水率信息。具体而言，井液流体从传感器电极流过期间，测量电极间的电压幅度与传感器内部流体的电导率成反比，见式（1）。
（1）式中，Vw为全水时传感器输出电压，Vm为井液的输出电压；Gm为井液时电极间的电导，Gw为全水时电导；σm为井液的电导率，σw为水的电导率。
以电导率为例，两相流体从管道入口2经过传感器，端电极102和中间电极103形成一个前端回路测量流体的电阻率。同理，中间电极103和端电极105形成后端回路测量流体的电阻率。利用所测电阻率可得到流体电导率信息。
井下电导式传感器在服役期间，因瓦合金电极易遭受井液浸蚀、油液污染和电化学腐蚀的侵害。井液润湿和冲击油井内壁，许多细小的固体颗粒混入井液。这些固液工作介质浸没和侵蚀因瓦合金电极表面，逐步造成电极磨损和检测精度下降。此外，油液润湿因瓦合金电极表面，引起表面粘油结垢现象。与电极结垢前的稳定测量相比，结垢后电极的稳定性差，测量数据结果扰动幅度大。还有，传感器浸没在工作介质中，电极表面易发生电化学腐蚀行为。电极表面遭受腐蚀后会产生凹坑，可直接导致电极损坏失效。井液浸蚀、油液污染和电化学腐蚀共同作用导致传感器早期失效。因此，需要设计一种耐腐蚀性能高、导电性优良、硬度大的传感器电极保护薄膜。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其能够便捷高效进行制备生产；制得的传感器电极保护薄膜膜层均匀、覆盖完整；传感器电极保护薄膜的电极的耐腐蚀性能优于电极基体材料；该膜电极具有良好的导电性；薄膜与油的接触角比电极基材的接触角大25°以上；薄膜的硬度高于电极基体材料，具有极佳的耐腐蚀性能；仿生结构是仿造鱼鳞表面的亲水薄膜粘液和分级微-纳结构之间的协同作用，来实现较佳的疏油性能。
本发明的另一目的在于提供一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜及其应用。
为实现上述目的，本发明提供了一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，所述方法的步骤包括：
电极基底处理：将电极基底用砂纸打磨光滑并抛光成镜面；超声清洗去除电极基底表面油污；
金刚石种晶处理：将电极基底置于盛有金刚石微粉的乙醇悬浊液中，通过超声震荡完成电极表面金刚石籽晶的种晶；再将种晶电极基底放入乙醇溶液中超声清洗以去除多余的金刚石微粉，再用氮气吹干电极基底待用；
薄膜气相沉积：利用热丝化学气相沉积系统在电极基底表面沉积总厚度为2.8-6μm的电极保护薄膜；电极保护薄膜为掺硼金刚石薄膜，其中硼元素与碳元素的原子比例，即掺硼浓度为1×10-3至2×10-2；
真空退火：使用真空退火炉对电极保护薄膜进行真空退火，制得电极保护薄膜预制品；
氟化处理：利用全氟辛基三甲基硅烷对电极保护薄膜预制品进行氟化处理，得到电极保护薄膜成品。
在本发明的一实施方式中，在薄膜气相沉积步骤中，沉积温度800℃，沉积气压2700Pa，氢气流量1000sccm，甲烷流量10sccm。
在本发明的一实施方式中，在薄膜气相沉积步骤中，掺硼浓度为3×10-3、6×10-3、9×10-3或12×10-3，沉积时间4-10h。
在本发明的一实施方式中，在薄膜气相沉积步骤中，硼元素通过氢气鼓泡法将硼元素与金刚石混合。
在本发明的一实施方式中，在真空退火步骤中，退火温度为1000℃，退火时间6h。
在本发明的一实施方式中，在电极基底处理步骤中，清洗去除电极基底表面油污是在丙酮溶液中超声清洗20分钟。
在本发明的一实施方式中，所述金刚石种晶处理步骤中，金刚石悬浊液是将2g金刚石微粉加入到100ml乙醇中混合制得；其中金刚石微粉的粒径为7-14nm。
在本发明的一实施方式中，进一步优选的，所述金刚石种晶处理步骤中，金刚石微粉的粒径为10nm。
在本发明的一实施方式中公开了一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜，该传感器电极保护薄膜采用上述利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法制备。
在本发明的一实施方式中公开了一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜的应用，所述传感器电极保护薄膜应用在传感器的电极表面，包括井下电导式含水率传感器的电极表面。
与现有技术相比，根据本发明的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其能够便捷高效进行制备生产；该方法制得的传感器电极保护薄膜膜层均匀、覆盖完整，具有完整的结构特性；传感器电极保护薄膜的电极的耐腐蚀性能优于电极基体材料；该膜电极具有良好的导电性，开路电位高于0V；薄膜与油的接触角比电极基材的接触角大25°以上；薄膜的硬度高于电极基体材料，具有极佳的耐腐蚀性能；电极保护薄膜摩擦系数可达0.05，磨损率达4.8×10-7mm3/N·mm，能够有效克服井液侵蚀；电极保护薄膜具有高的电化学阻抗模值，有效减小电化学腐蚀的侵蚀。
附图说明
图1是根据本发明背景技术中传感器的立体结构图；
图2是根据本发明背景技术中传感器的内部结构示意图；
图3是根据本发明一实施方式的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法流程图；
图4是根据本发明一实施方式的四种掺硼浓度下电极保护薄膜的SEM图像；
图5是根据本发明一实施方式的两种掺硼浓度制得的两种电极保护薄膜的Raman谱图；
图6是根据本发明一实施方式的薄膜样品在模拟井液环境下的摩擦学性能检测结果图；
图7是根据本发明一实施方式的接触角测量仪测得接触角的数据图；
图8是根据本发明一实施方式的自然时效下的电极保护薄膜和因瓦合金基底的Nyquist曲线；
图9是根据本发明一实施方式的自然时效下的电极保护薄膜与因瓦合金Bode阻抗曲线图；
图10是根据本发明一实施方式的自然时效下的电极保护薄膜与因瓦合金拟合电路曲线图；
图11是根据本发明一实施方式的自然时效下的氟化处理对电极保护薄膜的浸润性的性能影响。
主要附图标记说明：101-管道入口；102-端电极；103-中间电极；104-敏感电极；105-端电极；106-管道出口。
实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本发明技术方案利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜可保护电极不受侵害。自然界中具有特殊浸润性的生物体表面，如荷叶、水黾腿和蜘蛛丝等为我们设计新型界面材料提供灵感。受这些生物的启发，通过仿生构筑微纳结构制备具有自清洁效应的疏水表面，在织物、建筑物表面和车窗玻璃等领域得到了应用。但油液表面张力远小于水，疏油表面材料制备一直是个难题。通过观察油污染水域生物活动情况，发现鱼类对油具有抗浸润性质，并保持其体表清洁，可以在油污水中自由游动。这归因于鱼鳞表面的亲水薄膜粘液和分级微纳结构之间的协同作用。
在了解鱼鳞表面疏油的原理后，我们尝试通过模仿其表面结构来制备井下传感器电极保护薄膜。薄膜表面亲水性组成和微纳结构是改善疏油性能的重点。因此，提出通过构造微纳结构和引入极性亲水基团来合成具有仿生结构的电极保护薄膜。按照井下传感器电极服役性能需要，电极保护薄膜应满足以下综合要求：膜层均匀、覆盖完整；镀膜电极的耐腐蚀性能优于电极基体材料；开路电位高于0V，镀膜电极具有导电性；薄膜与油的接触角比电极基材的大25°以上；薄膜的硬度高于电极基体材料。
如图3所示，根据本发明优选实施方式的一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，所述方法的步骤包括：
S1电极基底处理：将电极基底用砂纸打磨光滑并抛光成镜面；超声清洗去除电极基底表面油污；清洗去除电极基底表面油污是在丙酮溶液中超声清洗20分钟；
S2金刚石种晶处理：将电极基底置于盛有金刚石微粉的乙醇悬浊液中，通过超声震荡完成电极表面金刚石籽晶的种晶,金刚石悬浊液是将2g金刚石微粉加入到100ml乙醇中混合制得，其中金刚石微粉的粒径为10nm；再将种晶电极基底放入乙醇溶液中超声清洗以去除多余的金刚石微粉，再用氮气吹干电极基底待用；
S3薄膜气相沉积：利用热丝化学气相沉积系统在电极基底表面沉积总厚度为2.8-6μm的电极保护薄膜；电极保护薄膜为掺硼金刚石薄膜，其中硼元素与碳元素的数量比例即掺硼浓度为3×10-3、6×10-3、9×10-3和12×10-3四个参数获得四个不同的电极保护薄膜，沉积时间8h；沉积温度800℃，沉积气压2700Pa，氢气流量1000sccm，甲烷流量10sccm；硼元素通过氢气鼓泡法将硼元素与金刚石混合。
S4真空退火：使用真空退火炉对电极保护薄膜进行真空退火，制得电极保护薄膜预制品；退火温度为1000℃，退火时间6h。
S5氟化处理：利用全氟辛基三甲基硅烷对电极保护薄膜预制品进行氟化处理，得到电极保护薄膜成品。氟化处理操作为，全氟辛基三甲基硅烷5 mL和乙醇95 mL的混合溶液为改性剂，对电极保护薄膜预制品浸泡2 h完成氟化处理。氟化处理能够降低表面能，进一步提升改性电极的抗结垢能力。
上述实施例利用热丝化学气相沉积系统（HFCVD，HF800，WORLDIA，Beijing，China）在基底表面沉积总厚度约4μm的电极保护薄膜。
上述实施例采用硼原子与碳原子的数量比例即掺硼浓度为3×10-3、6×10-3、9×10-3和12×10-3四个参数获得四个不同的电极保护薄膜，通过分析四个电极保护薄膜的性能来获取最佳的掺硼浓度和参数设置。
利用扫描电子显微镜（Scanningelectronmicroscope，SEM）观测电极保护薄膜的表面形貌和晶粒粒径。图4显示出四种掺硼浓度下电极保护薄膜的SEM图像。如图4所示，薄膜连续致密，晶粒棱角清晰，且晶粒尺寸随掺硼浓度的增加呈现先减小后增大的变化趋势。当掺硼浓度为3×10-3时（图4a），薄膜表面晶粒多为出尖锐的正六面体形态，这是金刚石的（111）晶面的典型结构特征，表明薄膜沿（111）晶向择优生长。同时，平均晶粒尺寸约为0.8µm，初步实现纳米级晶粒的构建。增大掺硼浓度至6×10-3（如图4b），薄膜表面出现部分平整的正四面体形态晶粒，对应于金刚石的（002）晶面。此外，晶粒尺寸下降至0.6µm，薄膜微-纳结构得到了良好实现。继续增大掺硼浓度至9×10-3（图4c所示），薄膜表面晶粒形态转变为正四面体，表明此时薄膜沿（002）晶向择优生长。同时，平均晶粒尺寸增大至1µm，薄膜表面起伏增大，微-纳结构被破坏。当掺硼浓度增大至12×10-3时（图4d所示），整体晶粒形态仍呈正四面体，平均晶粒尺寸仍为1µm。然而，部分二次晶粒的出现进一步增大了表面起伏。
电极保护薄膜晶粒形态的变化可归因于硼掺杂对金刚石形核和生长的影响作用。薄膜沉积过程中，硼元素与离化的-CHn基团结合实现掺杂。当掺杂浓度过低时，得益于与基材的高晶格匹配，B-CHn基团优先沿（111）晶面形核与生长，形成择优取向；较大的形核密度则诱导形成纳米晶形态。增大掺硼量，（111）晶面形核作用被抑制，（220）晶面形核密度增大。两者竞相生长，晶粒尺寸得到细化，（111）择优取向被破坏。过大的掺硼量则直接导致了（220）晶面的优先形核与生长，晶粒尺寸增大，（220）择优取向凸显，薄膜表面起伏增大。
由于（111）晶向的金刚石晶粒含有更多的B元素暴露位点，更利于获得良好的导电性能。同时，小尺寸晶粒赋予薄膜低表面粗糙度和良好的微-纳结构。由上可知，掺硼浓度为6×10-3时所制备电极保护薄膜具有最小的晶粒尺寸（0.6µm）和较多的（111）晶面晶粒。薄膜由此表现出的良好纳米级微结构有望实现疏油效果、高耐磨性以及良好的导电性。因此掺硼浓度的最佳值为6×10-3。
进一步的，利用拉曼光谱（Ramanspectra，Raman）表征电极保护薄膜的碳价键结构。选用6×10-3和12×10-3两种典型掺硼浓度所制备薄膜进行对比研究。图5为上述两种掺硼浓度制得的两种电极保护薄膜的Raman谱图。当掺硼浓度为6×10-3时，可在1332cm-1处观测一个尖锐的特征峰（D峰），对应于sp3杂化的金刚石相。在1580cm-1附近亦可观测到一个较弱的特征峰（G峰），这归属于sp2杂化形成的非晶碳相。通过D峰与G峰的强度比（ID/IG）反映电极保护薄膜成相质量和杂质相含量。计算得到此时薄膜的ID/IG值为4.47，表明电极保护薄膜的高金刚石相含量。当掺硼量为12×10-3时，仍可观测到D峰和G峰这两个特征峰。不同的是，G峰强度增大，D峰变宽，这表明非晶碳相含量增大，电极保护薄膜成相质量变差。计算得到ID/IG值为1.25，直接证明了高含量非晶碳的生成。
由以上数据可知，增大掺硼浓度，薄膜成相质量变差，杂质相含量升高。这归因于硼元素对于金刚石晶格的掺杂作用。微硼元素掺杂能够取代碳原子进入金刚石晶格，但过量硼元素掺杂会与碳氢基团形成化合物，并以非晶碳形式存在。众所周知，非晶碳硬度和耐磨性远低于金刚石，非晶碳作为杂质相严重削弱电极保护薄膜的摩擦学性能。掺硼量为6×10-3时所制备电极保护薄膜表现出高成相质量和低杂质相含量，更利于获得良好的摩擦学性能以应对电极的浸蚀磨损。
进一步的，利用往复摩擦磨损试验机（Reciprocating friction and wear testmachine，RFWTM，THT01，CSM，Beijing，China）考察薄膜样品在模拟井液环境下的摩擦学性能。模拟井液成分的质量百分比为97.5%水、3.0%K-膨润土、0.2%碳酸纳、0.1%氢氧化钠、0.5%聚合物反相乳液（DS-301）、0.5%聚合物反相乳液（DS-302）。对磨球选用Si3N4陶瓷球（φ6mm），设定载荷为10N，往复频率为15Hz。此外，测量值采用每种样品五次测量的平均值，精度在±5％的误差范围内。
检测的数据如图6（a）示出因瓦合金和五种掺硼浓度所制备电极保护薄膜的摩擦系数。如图6（a）所示，薄膜高效降低了因瓦合金的摩擦系数，且调控掺硼浓度可优化薄膜摩擦学性能。因瓦合金的高摩擦系数（0.62）是其发生浸蚀磨损的主要因素。金刚石薄膜改性后，样品摩擦系数降低为0.4，耐磨性增强但仍未实现自润滑效果。通过硼元素掺杂，改性样品的摩擦系数大幅降低，且随掺硼量的增大呈现先降低后升高的变化趋势。其中，掺硼浓度为6×10-3时电极保护薄膜的摩擦系数达到最低值为0.05。值得注意的是，四种掺硼浓度所得电极保护薄膜的摩擦系数值均小于0.2，即均表现出良好的自润滑效果，符合改性要求。同样地，如图6（b）所示样品磨损率的变化趋势与摩擦系数保持一致。掺硼浓度为6×10-3时薄膜改性样品具有最低的磨损率，为4.8×10-7mm3/N·mm。上述结果表明掺杂量为6×10-3所制备电极保护薄膜具有最优的摩擦学性能，有望改善电极因井液浸蚀而发生的磨损失效。
为了检测薄膜摩擦学性能随掺硼浓度的变化规律，测试了样品的表面粗糙度值，如图6（c）所示。由图6（c）可知，增大掺硼浓度，电极保护薄膜的表面粗糙度先降低后升高。金刚石薄膜具有最大的表面粗糙度，为132.0nm。硼元素掺杂后，薄膜粗糙度降低，这可归因于硼掺杂引起的晶粒细化和择优取向。薄膜粗糙度是影响其摩擦学性能的重要因素，低粗糙度更利于降低薄膜的摩擦系数和磨损率。随掺硼量的增大，电极保护薄膜摩擦学性能先提高后变差，这是由于硼掺杂造成了薄膜表面粗糙度的先降低后升高。此外，薄膜成分是影响摩擦学性能的另一个重要因素。由拉曼结果可知，增大掺杂量，薄膜成相质量下降，杂质相含量增多。杂质相硬度远低于金刚石相，杂质相的增大会降低薄膜硬度，从而削弱其耐磨性。掺硼量为6×10-3时电极保护薄膜具有低杂质相含量以及最小的表面粗糙度，由此表现出最优的摩擦学性能。
然后，测定电极保护薄膜样品的电阻值以评估其应用的可行性。图6（d）示出裸因瓦合金和四种掺硼浓度所得电极保护薄膜改性样品的电阻值。由图6（d）可知，改性样品的电阻值略高于裸因瓦合金，且薄膜电阻随掺硼量增大而降低。增大掺杂量，电极保护薄膜空穴数量增加且杂质相含量增大，薄膜电阻减小。电极保护薄膜改性样品与因瓦合金保持了相近的电阻值，表明电极保护薄膜改性不会损害电极的导电能力。
综上所述，相较于裸表面的因瓦合金，利用电极保护薄膜（掺硼浓度为6×10-3）改性能够有效降低电极的摩擦系数和磨损率，提高电极的耐磨性能以应对井液浸蚀。同时，薄膜改性未引起电极电阻值的显著增大，可满足井下电导式传感器的导电性能要求。
采用接触角测量仪（Contactanglemeter，CAM）衡量液体对固体材料的浸润性。采用接触角测试仪（CAM，SL200KB，POWEREACH，Shanghai，China）测试空气中油液的接触角。用微量进样器滴加4µL的油液到水平放置的样品表面，用自带的相机采集照片，用软件分析图像得到接触角数据。每个样品接触角在不同位置测试五次，取平均值为测量值。检测的样品为裸表面的因瓦合金和掺硼浓度为6×10-3制得的电极保护薄膜。由图7可知，因瓦合金与油液的接触角的平均值为13.84°，电极保护薄膜与油液的接触角的平均值为95.18°，表明电极保护薄膜具有极佳的疏油性能，能够极大的提高电极的抗油污抗结垢能力。
本实施例采用氟化处理能够进一步的提高抗结垢能力，图11中a, b示出氟化处理后电极保护薄膜的SEM图像。如图11中a和b所示，氟化处理后的电极保护薄膜整体晶粒形态未发生改变，但晶粒表面有灰色膜状物质附着。提高放大倍率，可观测到金刚石晶粒表面形成了新的纳米级凸起。上述结果可归因于氟化剂与金刚石官能团的交互作用，氟化剂与官能团结合实现自组装过程。纳米级凸起的出现与氟化剂的引入能够降低薄膜表面能并赋予薄膜更强的疏油能力。氟化处理后薄膜改性样品的油滴接触角效果如图11中的c所示，由图可知，薄膜改性样品在经氟化处理后疏油能力进一步提升，油滴接触角高达97.5°，已实现疏油效果。这一结果为电极保护薄膜改性提升电极抗结垢能力提供了直接证据。
为进一步考察改性电极的疏油性能，以井下原油为目标物，测试电极保护薄膜在模拟井液环境下的原油接触角。将原油与水1:1混合后加热到60 ℃，并置于玻璃槽中。将薄膜改性样品浸没于模拟井液，并将原油吸入注射器内。使用U形针头滴加原油至样品表面，采集照片后逆时针旋转180°，完成结果标定，如图11中d所示。改性样品的原油接触角高达102°，较比裸因瓦合金提升近4倍，表现出优良的疏油效果。模拟井液环境下良好疏油性能的实现还可能和水化层的形成有关。在油水两相环境中，薄膜优先被水润湿，薄膜与油液之间形成了水化层，对油液起到了一定的隔绝作用。
再采用带有传统三电极系统的电化学工作站（Electrochemicalworkstation，CHI660E，CHINSTRUMENTS，Shanghai，China）对电极保护薄膜的耐腐蚀性能进行测试。检测的样品为裸表面的因瓦合金和掺硼浓度为6×10-3制得的电极保护薄膜。利用电阻抗扫描成像（Electricalimpedancescanning，EIS）考察浸没在3.5wt.%NaCl溶液中的因瓦合金与电极保护薄膜电化学腐蚀行为。EIS扫描频率范围为10-5Hz-10-2Hz，振幅为10mV。采用ZSimDem3.30软件对EIS数据进行等效电路拟合。通过Nyquist曲线和拟合电路、Bode曲线图对比因瓦合金和电极保护薄膜，衡量薄膜的耐电化学腐蚀性和耐久性。自然时效下即样品在EIS测试前存放2周后进行测试。
图8所示自然时效下的电极保护薄膜和因瓦合金基底的Nyquist曲线。与因瓦合金相比，电极保护薄膜表现出优异的耐电化学腐蚀性和良好的耐久性。通过Nyquist曲线的实部阻抗曲线半径可以评估材料的耐电化学腐蚀性。曲线所在圆弧半径越大或者低频下Nyquist曲线的斜率越大，表明待测材料的阻抗越大，具有更好的耐电化学腐蚀性。由图8中可知，自然时效下的电极保护薄膜Nyquist曲线实部阻抗圆弧半径均明显高于因瓦合金，表明电极保护薄膜耐电化学腐蚀性优于因瓦合金，表现出良好的耐久性。
图9所示自然时效下的电极保护薄膜与因瓦合金Bode阻抗曲线图。Bode阻抗曲线低频区0.01Hz对应的电化学阻抗模值代表样品的整体阻抗，其模值越大，表明薄膜的耐电化学腐蚀性能越好。当频率为0.01Hz时，因瓦合金的电化学阻抗模值为3.81Ω-cm2，自然时效下的电极保护薄膜阻抗模值小于因瓦合金的电化学阻抗模值，符合电极保护薄膜改性要求。这表明电极保护薄膜有着良好的耐电化学腐蚀性和耐久性。这与之前的Nyquist曲线所反映的结果一致，可证实电极保护薄膜可显著提高井下电导式传感器电极的耐电化学腐蚀性能。
图10所示为自然时效下的电极保护薄膜与因瓦合金拟合电路曲线图。表明电极保护薄膜具有更佳的耐腐蚀性能和工作稳定性。
综上，本实施例制备的电极保护薄膜具有低摩擦系数和低磨损率、较高的疏油性能、抗结垢能力，具有良好的耐电化学腐蚀性，能够满足井下传感器电极的保护和长期正常使用。
在本发明的一实施方式中公开了一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜，该传感器电极保护薄膜采用上述利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法制备。
在本发明的一实施方式中公开了一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜的应用，所述传感器电极保护薄膜应用在传感器的电极表面，包括井下电导式含水率传感器的电极表面。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (9)
1.一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：
电极基底处理：将电极基底用砂纸打磨光滑并抛光成镜面；超声清洗去除电极基底表面油污；
金刚石种晶处理：将电极基底置于盛有金刚石微粉的乙醇悬浊液中，通过超声震荡完成电极表面金刚石籽晶的种晶；再将种晶电极基底放入乙醇溶液中超声清洗以去除多余的金刚石微粉，再用氮气吹干电极基底待用；
薄膜气相沉积：利用热丝化学气相沉积系统在电极基底表面沉积总厚度为2.8-6 μm的电极保护薄膜；电极保护薄膜为掺硼金刚石薄膜，其中硼元素与碳元素的原子比例，即掺硼浓度为1×10-3至2×10-2；
真空退火：使用真空退火炉对电极保护薄膜进行真空退火，制得电极保护薄膜预制品；
氟化处理：利用全氟辛基三甲基硅烷对电极保护薄膜预制品进行氟化处理，得到电极保护薄膜成品；
其中，所述薄膜气相沉积步骤中，掺硼浓度为6×10-3，沉积时间4-10 h；
由上述方法得到的电极保护薄膜成品具有良好的导电性，开路电位高于0V；薄膜与油的接触角比电极基材的接触角大25°以上；薄膜的硬度高于电极基体材料，具有耐腐蚀性能；电极保护薄膜摩擦系数可达0.05，磨损率达4.8×10-7mm3/N·mm，能克服井液侵蚀；且电极保护薄膜具有高的电化学阻抗模值，进一步减小电化学腐蚀的侵蚀。
2. 如权利要求1所述的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜气相沉积步骤中，沉积温度800 ℃，沉积气压2700 Pa，氢气流量1000 sccm，甲烷流量10 sccm。
3.如权利要求1所述的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述薄膜气相沉积步骤中，硼元素通过氢气鼓泡法将硼元素与金刚石混合。
4. 如权利要求1所述的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述真空退火步骤中，退火温度为1000 ℃，退火时间6 h。
5.如权利要求1所述的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述电极基底处理步骤中，清洗去除电极基底表面油污是在丙酮溶液中超声清洗20分钟。
6. 如权利要求1所述的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述金刚石种晶处理步骤中，金刚石悬浊液是将2 g金刚石微粉加入到100 ml乙醇中混合制得；其中金刚石微粉的粒径为7-14 nm。
7. 如权利要求6所述的利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法，其特征在于，所述金刚石种晶处理步骤中，金刚石微粉的粒径为10 nm。
8.一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜，其特征在于，所述传感器电极保护薄膜采用权利要求1-7任一所述利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法制备。
9.一种利用仿生结构制备的传感器电极保护薄膜的应用，其特征在于，所述传感器电极保护薄膜应用在传感器的电极表面，包括井下电导式传感器的电极表面。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210180780.7A CN114717533B (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210180780.7A CN114717533B (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114717533A CN114717533A (zh) | 2022-07-08 |
| CN114717533B true CN114717533B (zh) | 2023-03-10 |
Family
ID=82236391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210180780.7A Active CN114717533B (zh) | 2022-02-25 | 2022-02-25 | 一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114717533B (zh) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101956178A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-01-26 | 浙江工业大学 | 一种硼掺杂纳米金刚石薄膜及制备方法 |
| WO2012124384A1 (ja) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | セントラル硝子株式会社 | フッ素化合物の電解合成用電極及び電解合成方法 |
| CN107142462A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-08 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种金刚石基海水盐度传感器电极材料 |
| CN108486544A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-09-04 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | 一种具有自清洁超疏液特性的石墨烯氧化锌微纳分级功能材料的制备方法及其应用 |
| CN109722647A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 中国地质大学（北京） | 一种bdd电极及其用于在线监测水体中重金属离子的用途 |
| CN111334779A (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 深圳先进技术研究院 | 掺硼金刚石薄膜及其制备方法、油水分离元件、水处理电极及其制备方法与水处理装置 |
| CN111485223A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 南京岱蒙特科技有限公司 | 一种超高比表面积硼掺杂金刚石电极及其制备方法和应用 |
| CN112375244A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-19 | 武汉中科先进技术研究院有限公司 | 一种耐磨自清洁超双疏涂层及制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2397651B (en) * | 2003-01-15 | 2005-08-24 | Schlumberger Holdings | Methods and apparatus for the measurement of hydrogen sulphide and thiols in fluids |
| US7710000B2 (en) * | 2006-08-04 | 2010-05-04 | Schlumberger Technology Corporation | Erosion and wear resistant sonoelectrochemical probe |
-
2022
- 2022-02-25 CN CN202210180780.7A patent/CN114717533B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101956178A (zh) * | 2010-09-28 | 2011-01-26 | 浙江工业大学 | 一种硼掺杂纳米金刚石薄膜及制备方法 |
| WO2012124384A1 (ja) * | 2011-03-17 | 2012-09-20 | セントラル硝子株式会社 | フッ素化合物の電解合成用電極及び電解合成方法 |
| CN107142462A (zh) * | 2017-04-11 | 2017-09-08 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种金刚石基海水盐度传感器电极材料 |
| CN108486544A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-09-04 | 佛山市顺德区中山大学研究院 | 一种具有自清洁超疏液特性的石墨烯氧化锌微纳分级功能材料的制备方法及其应用 |
| CN111334779A (zh) * | 2018-12-18 | 2020-06-26 | 深圳先进技术研究院 | 掺硼金刚石薄膜及其制备方法、油水分离元件、水处理电极及其制备方法与水处理装置 |
| CN109722647A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 中国地质大学（北京） | 一种bdd电极及其用于在线监测水体中重金属离子的用途 |
| CN111485223A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-04 | 南京岱蒙特科技有限公司 | 一种超高比表面积硼掺杂金刚石电极及其制备方法和应用 |
| CN112375244A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-02-19 | 武汉中科先进技术研究院有限公司 | 一种耐磨自清洁超双疏涂层及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Preparation of superhydrophobic and oleophobic diamond nanograss array;Yannick Coffinier等;《J. Mater. Chem.》;20100930;第20卷;摘要，第10672页左栏第4-5段 * |
| 井下含水率传感器表面处理技术;杨清海等;《石油勘探与开发》;20220929;第49卷;第1-10页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114717533A (zh) | 2022-07-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hashemzadeh et al. | Effect of ammonium chloride on microstructure, super-hydrophobicity and corrosion resistance of nickel coatings | |
| Ma et al. | Effect of heat treatment on structures and corrosion characteristics of electroless Ni–P–SiC nanocomposite coatings | |
| Li et al. | Durable lubricant-infused coating on a magnesium alloy substrate with anti-biofouling and anti-corrosion properties and excellent thermally assisted healing ability | |
| Feng et al. | Stearic acid modified zinc nano-coatings with superhydrophobicity and enhanced antifouling performance | |
| Jain et al. | Fabrication and characterization of zinc-based superhydrophobic coatings | |
| Zhang et al. | Spray coated superamphiphobic surface with hot water repellency and durable corrosion resistance | |
| Li et al. | Fabrication of the ZrC reinforced NiW composite coating and exploration of its mechanical properties and corrosion resistance | |
| Liu et al. | Fabrication of superhydrophobic copper sulfide film for corrosion protection of copper | |
| Meshram et al. | Enhancement in the corrosion resistance behaviour of amorphous NiP coatings by incorporation of graphene | |
| Forooshani et al. | Fabrication of hierarchical dual structured (HDS) nickel surfaces and their corrosion behavior | |
| Li et al. | Nano-SiO2 based anti-corrosion superhydrophobic coating on Al alloy with mechanical stability, anti-pollution and self-cleaning properties | |
| Li et al. | Construction and anti-corrosion behavior study of silanol-modified Ni-WS2 superhydrophobic composite coating | |
| Li et al. | The role of passive potential in ultrasonic cavitation erosion of titanium in 1 M HCl solution | |
| Ouyang et al. | Silica nanoparticles enhanced polysiloxane-modified nickel-based coatings on Mg alloy for robust superhydrophobicity and high corrosion resistance | |
| Hu et al. | The Anticorrosive and Antifouling Properties of Ni-WP-nSiO 2 Composite Coating in A Simulated Oilfield Environment | |
| Wang et al. | Using atomic force microscopy to measure thickness of passive film on stainless steel immersed in aqueous solution | |
| CN114717533B (zh) | 一种利用仿生结构制备传感器电极保护薄膜的方法和应用 | |
| Fu et al. | Corrosion resistance of Ni–P/SiC and Ni–P composite coatings prepared by magnetic field-enhanced jet electrodeposition | |
| Shi et al. | Effects of cobalt content on mechanical and corrosion properties of electroless Ni‐Co‐P/TiN nanocomposite coatings | |
| Zhu et al. | Preparation and properties of CNTs-Cu hybrids/epoxy superhydrophobic and anticorrosive coatings | |
| Xing et al. | Investigation on microstructure and tribological performances of electrodeposited Ni-W-Y2O3 composite coatings | |
| Ranganatha et al. | Fabrication and anticorrosion performance of Ni–P–BN nanocomposite coatings on mild steel | |
| Zhou et al. | Superhydrophobic surface based on micro/nano structured ZnO nanosheets for high-efficiency anticorrosion | |
| Cao et al. | Simultaneously improving the corrosion resistance and wear resistance of internal surface of aluminum pipe by using multilayer diamond-like carbon-Si coatings | |
| Ţălu et al. | Nanoscale patterns in carbon–nickel nanocomposite thin films investigated by AFM and stereometric analysis |
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 |