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题目：
雅宝题库答案：
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雅宝题库解析：
随着现代工业和技术的发展，各种新型结构与功能的金属基复合镀层，特别是含液体微胶囊的复合镀层已经引起各国学者的广泛关注。这种复合镀层的优势主要在于，在复合镀层使用过程中，通过镀层内部的微胶囊囊芯物质的逐渐释放，或者借助环境条件的变化触发胶囊的扩散释放来改善镀层的表面状态，使镀层表面发生重构或自修复，从而提高复合镀层的性能。本文在04年国家自然科学基金《液体微胶囊复合电沉积与自修复机理研究》 (501710002)的基础上，通过对微胶囊壁材物理性质的研究，分析了微胶囊的释放规律，进而建立了微胶囊释放的动力学和数学模型。同时以硫酸铜镀液为基础溶液，利用复合电沉积技术制备出含微胶囊的复合镀铜层，并对复合镀层的微观组织结构以及表面状态进行了分析，探讨微胶囊释放对镀层微观结构的重构效应。在2008年国家自然科学基金《环境条件影响膜层中液体微胶囊释放过程及表面微观重构作用的研究》支持下，进一步研究了环境因素对微胶囊释放性能以及含微胶囊复合镀层性能的影响，探讨了复合镀铜层中微胶囊的释放机制以及对镀层的改性作用。研究发现，适用于复合电沉积的聚乙烯醇(PVA)、明胶(Gelatin)和甲基纤维素(MC)三种微胶囊壁材具有不同的物理性能，PVA壁材结构致密；而MC壁材具有多孔结构。用分形方法表征了这三种微胶囊壁材的孔隙率，计算得出PVA、Gelatin和MC的断面分形维数分别为2、2.29和2.51。分析微胶囊壁材与环境参数的关系，发现随环境温度升高，芯材通过三种壁材薄膜的释放量呈线性增加，在不同环境温度下的释放均遵循一级动力学规律，其释放速率大小依次为MC > Gelatin > PVA。随着环境湿度的增大，PVA和MC薄膜的释放规律仍符合一级动力学规律；但由于Gelatin薄膜具有较强的吸湿特性，易和水发生交联导致薄膜孔隙变大，湿度高于RH 70%时，Gelatin薄膜的释放速率呈指数关系递增。根据复合镀层中微胶囊的释放过程，利用Fick定律建立了微胶囊释放的动力学模型，得出影响微胶囊释放速率的主要因素有微胶囊壁材厚度、芯材粘度以及镀铜层结构、镀层厚度等。根据微胶囊释放模拟试验所得数据的线性特征，用多元线性回归方法建立了微胶囊释放速率的数学模型。采用复合电沉积方法获得了高复合量的含微胶囊复合镀铜层，根据电沉积过程中液体微胶囊的运动状态及理论推导，发现液体微胶囊与铜离子的复合共沉积特点：粒径为2-20 μm间的液体微胶囊有利于与铜共沉积，微胶囊的加入并没有新相产生；而是随电沉积时间增加，镀层由原来的柱状晶变为粒径为10-20 nm的纳米晶结构。测试Cu/液体微胶囊复合镀层的表面特性及分析微胶囊芯材释放对复合镀层表面的改性行为发现，复合镀层在室温下放置30 天，其抗氧化变色性能及耐腐蚀性能大幅提高，缓蚀效率达到97.6%，还表现出超憎水性能。用XPS对复合镀铜层表面进行分析表征，发现镀层内部的微胶囊芯材向镀层表面扩散释放，芯材逐渐在镀层表面形成一层保护性的膜层，发生了表面重构效应现象，从而实现改善镀铜层表面性能的目的。液体微胶囊对复合镀层性能的改性机理体现在：复合量高且弥散均匀分布的微胶囊为复合镀层表面特性膜层的形成提供了保障；微胶囊释放后形成的特性膜层能够在室温下长期稳定存在，这一膜层起到对外界环境的物理屏蔽作用。考察了环境温度对含微胶囊复合镀铜层的电化学行为、耐腐蚀性能和表面憎水性能的影响。发现随着环境温度升高，复合镀层中微胶囊的释放量逐渐增加，镀层表面的粗糙度也逐渐增大。同时，释放出的微胶囊芯材在表面逐渐挥发，使镀层表面的C、O和Si元素含量降低。复合镀铜层表现出的性能是上述因素综合作用的结果，与纯铜镀层相比，20 ℃下放置7天的微胶囊复合镀铜层，表面憎水角在130-145°之间，缓蚀效率达95.3%。基于明胶壁材对环境湿度的敏感性，考察环境湿度对含明胶微胶囊复合镀铜层表面的改性作用。在低湿度条件下，纯铜镀层表面出现明显的腐蚀斑点，而复合镀层表面无腐蚀现象。环境湿度增加，微胶囊的囊芯物质释放加快，复合镀层表面的C、O和Si元素含量逐渐升高。然而高的环境湿度也会加速镀层腐蚀及增大镀层表面的润湿性，因而Cu/液体微胶囊复合镀层所表现出来的表面性能是环境湿度加速腐蚀与微胶囊芯材加速释放共同作用的结果。在RH 70%下的复合镀层的综合性能较好，与纯铜镀层相比，缓蚀效率达97.1%。表面憎水角在120°以上。 |
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发表于 2022-8-21 19:41:09
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