本系统为一种金属表面疏水氮化层的等离子体精准调控装置,涵盖反应腔体单元、控制单元和等离子体单元。反应腔体单元用于放置金属衬底材料,实现对金属表面氮化层的高效处理。
背景技术
过渡金属氮化物在催化、防护、传感器领域具有广泛的应用前景。常规理化改性策略然可以直接制备过渡金属氮化物,但制备的氮化物以粉体形式呈现,在涂覆于衬底表面时须加入粘合剂,这必将影响氮化物的理化特性与力学性能。此外,常规理化改性策略在制备氮化物的过程中,不可避免地添加不同化学试剂或引入高温,这将增加改性成本,阻碍后续应用。
等离子体技术可在一定程度上实现低功耗、无害化表面改性。CN116344749A公开了一种等离子体原位生成氮化物复合锂的方法;CN202210279445.2公开了一种微波等离子体化学气相沉积制备三元氮化物涂层的方法。虽然以上制备策略在制备氮化物涂层方面具有一定成效,然而以上方法在界面改性过程中,均造成金属衬底表面的持续高温,这是由于等离子体与粉体表面持续相互作用造成的热效应,这将表面氮化层出现开裂现象,损坏表面的疏水结构。热效应引发的表面高温亦会造成改性失效,包括氮化后的结构在高温环境中的脱氮现象。同时,局部高温会导致等离子体改性的均匀性低,实用化程度低。
此外,现有氮化层主要以亲水涂层为主,这是由于氮化层为极性涂层,这导致氮化层表面易于接触空气中的水分子,使得氮化层易于被腐蚀。CN113462014A公开了一种二维层状金属碳化物疏水涂层。这种疏水涂层来源于金属碳化物的非极性。CN112159955A公开了一种微纳米硬质疏水涂层的制备方法,该方法将碳渗透到金属表面,形成碳化层。基于以上制备策略,疏水层主要来源于非极性材料本身,并非表面微纳结构。
实现思路