金刚石生产工艺一、生产工艺流程
二、生产工艺简介 1、将原料叶腊石，按粒度为16目、24目，80目分选，然后按2：6：3的比例混合，混合后 在280 0C温度条件下焙烧l小时后制成内腔为中20mm的合成腔体，将破片的杂质和粉尘去掉，将触媒清洗后置入烘箱保持”℃恒温。 2、在内腔为中20 mm的合成腔体内分层交替装入碳片，触媒，两端客为两个碳片、碳片为 15片.触媒为12层，在两端的两个碳片外各装一个导电铜圈制成合成块，将合成块置于烘箱内，使之处于140℃恒温状态，保持9小时。 3、将烘过的合成块装入压机内，在压力为110MPa -120MPa,温度为1400℃-1500℃的条件下 保持12分钟将破转化为金刚石。 4、将压机内的合长块取出，进行破碎，使金刚石颗粒和内部杂质暴露。 5、电解法去除金属介媒，合成棒作为阳极，硫酸盐作为电解液，惰性阴极，化学反应式： 阳极：M－ne→Mn+ 阴极：Mn+＋ne→M M表示Ni、Co、Mn等金属原子；Mn+表示相应的n价金属离子。 6、将电解完的物料放入球磨机进一步粉碎，使金刚石颗粒和石墨进行分离。 7、将球磨完的物料放入摇床进行石墨分离，该工艺主要利用金刚石和石墨在密度上的差异， 在往复摇动的倾斜工作面上，流体对其冲刷实现分离。 8、分选完的金刚石放入酸水中，进一步去除金属杂质，利用销售和王水等强氧化性酸，和金 属反应生成可溶性盐，经水洗即可去除金属杂质，化学反应式： 3Ni＋2HNO3＋6HCl＝3NICl2＋2NO↑＋4H2O 3Co＋2HNO3＋6HCl＝3CoCl2＋2NO↑＋4H2O 3MN＋2HNO3＋6HCl＝3MnCl2＋2NO↑＋4H2O 9、除叶腊石，将酸洗过的金刚石物料加入氢氧化钠进行高温煮沸，化学反应方程式： Al2(Si4O10)(OH) ＋10NaOH→△→2NaAlO2＋4NaSiO3＋6H2O 10、将碱洗过的物料进行烘干，烘干后使用不同目数的筛子进行筛分分级，筛分后使用选型机进行等级分选。 11、将筛分选型好的物料按照每袋1万克拉进行包装入库。
格兰仕微波炉的结构特点及原理常见故障及故障检修 微波炉作为现代厨房电器的新宠，越来越普及地走进干家万户。微波炉以其加热速度快，省电且无污染等特点，确实给人们的生活带来方便。目前市场上微波产品很多，但格兰仕微波炉一直是一枝独秀。 一、格兰仕微波炉型号的识别 二、微波炉结构特点和工作原理 微波炉主要由炉腔、炉门和控制电路等几部分组成。 3．控制电路：控制电路如图1所示，又分为低压电路，控制电路和高压电路三部分。 高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括：磁控管、高压电容器c、高压变压器T、高压二极管D。磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。它的工作需要很高的脉动直流阳极电压和约3～4V的灯丝电压。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供了满足上述要求的工作电压。 高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压，电路(也包括了控制电路)主要包括：保险管Fu、热断路器保护开关sw6、sw7、联锁开关swl～sw3、照明灯、定时器及功率分配器开关sw4、sw5、转盘电机M3和风扇电机M2等。 转盘电机与风扇电机为同步电机，即微波炉工作时转盘电机转动并带动玻璃转盘，风扇电机也同步转动，对磁控管及其它主要部件进行冷却。 三、并非微波炉故障的判别 对于微波炉在使用过程中出现的一些现象，有的用户因为对微波炉不太了解，常容易误认为微波炉出了故障。 1．跳闸 微波炉整机的功耗大，整个启动过程要比一般家电时间长，所以启动时的耗电为微波炉输入功率的5～6倍。微波炉的启动电流高时可达7A，工作电流在5A左右。而有的家庭配备的保护闸容量有限或敏感度过高，常因微波炉启动时的电流冲击而出现跳闸，因此最好应配备l0A以上的保护闸。另外，在使用微波炉加热食品时，最好不要同时打开电饭锅之类的大功率用电器具。 2．感觉声音大 微波炉工作时的声音主要来自风扇，而风痢转速的高低和声音的大小成正比。格兰仕微波炉采用高转速风扇电机，以提高对主机的冷却效果，延长磁控管及主机的使用寿命。由此可见，工作时只要声音平稳，没有杂音就是正常的。 3．机械式程控器微波炉工作时有间断的响声 微波炉的火力调整是通过继电器的间断工作来控制的，使磁控管有规则的间断工作，从而达到减小火力的目的。高火则是连续地产生高压，所以微波炉在高火以上的火力位置工作时，会出现有规律的声响，这也是一种正常现象。 4．微波炉工作时有漏风、漏光 根据微波具有的直线性和遇金属的折返性以及在均匀缝隙和均匀网孔的屏蔽特点，在微波炉生产过程中，门和腔体的结全缝隙，并不是控制得越小越好，而只要间隙在规定围，门四周的缝隙越均匀越好。这能使微波在腔体得到绝对的屏蔽。鉴于以上因素，由于冷却风扇的风压，有少量的风和光从结构缝中泄出是完全正常的。 四、常见故障的排除。 1．启动“三无”(无灯亮、无声音、无微波发射) 这一种现象往往是由多种原因造成的。首先检查电源插头与插座是否接触不良，如不是电源问题则检查下列几项容。(1)8A保险丝是否熔断，如是则调换新保险丝；(2)监控开关断不开，造成短路；(3)联锁开关未闭合或门钩断损而不能接触到联锁开关；(4)变压器初、次级
放电等离子体水处理技术中的若干问题X Study on the T echnique of Water-treatment by Dischar ge Plasma 叶齐政,万 辉,雷 燕,张家聪,李 劲 (华中科技大学环境科学与工程学院,武汉430074) 摘 要 根据放电等离子体水处理技术研究现状,认为其基本作用可能存在4个基本过程:原生、次生、再生和附属过程;根据介质的形态将不同的水处理放电形式系统地划分为气相、液相、混合两相3种形式,并作了比较。 Abstr act Non-ther mal plasma processing using electric dischar ge has been investigated as a n alter nat ive met hod for the degr adat ion of or ganic compounds cont ained in water. Four basic pr ocesses:or iginal,secondar y,reprocess and subsidiar y processes ar e pr esented.Thr ee kinds of dischar ge for ms:gas,liquid and two-phase mixture dischar ge for ms ar e pr esent ed for waste-wa ter pr ocessing.Some pr oblems existing in thistechnique ar e discussed in this paper. 关键词 放电 等离子体 废水 Key wor ds discharge plasma wastewater 中图分类号 TM213,TM832 文献标识码 A 0 引 言 放电等离子体水处理技术近20年来得到较快的发展。发展方向体现在4个方面:作用过程和机理、废水处理、放电形式及电源4方面的研究。本文主要介绍前3个方面,并探讨一些基本问题。 1 作用过程和机理 放电反应过程和机理的研究包括两个方面:一是放电反应过程的理论研究,目前主要是化学动力学过程和放电理论模型的结合;二是实验研究,主要是各种活性成分(自由基)的检测。 电子引起的等离子体化学反应机理最早的学说之一是光化学学说,认为放电的化学作用(无声放电中臭氧的生成)仅为放电的紫外线作用。后发展的静离子学说把放电的化学作用归结于气体中正、负离子或电子的再结合,把电离看成化学过程的初始阶段。后来又提出了关于无声放电化学作用的动离子学说,把离子作为活性粒子,其原理是把“临界活化”的概念应用到放电化学反应,认为活化可由热及电的途径传递给分子。有作者提出了能量催化的概念,认为基本的活化过程是由激发分子和离子经由碰撞将能量传递给正常分子(化学活性粒子)[1]。 化学动力学过程及其与放电理论的结合方面研究较少。在计算动力学参数时,一般将受放电影响的化学过程的微分方程简化为代数方程(其它过程仍采用微分方程);或者在解玻尔兹曼方程和物料平衡方程时作了较多的近似,尚无公认的理论模型。 研究自由基的检测方面国外较多,国内限于实验条件开展得较少。脉冲放电中活性物种羟基、过氧化氢、臭氧在水和水溶液中的产生过去已有研究,活性物种羟基、过氧化氢可直接被水中流注电晕放电产生;当氧气以气泡形式通过放电区域时产生大量臭氧。Joshi等在1995年确定了由于脉冲放电形成羟基、过氧化氢、水化电子的反应速率[2]。Bing Sun, Masayuki Sato等在1997年使用光谱分析仪探测了自由基的产生,物化参数、放电条件对自由基产生的影响[3,4]。Masato Kur ahashi等在1997年研究了在水中电解气泡放电产生自由基的过程。他们观测到在水中正直流电压下电解产生气泡,在气泡中产生放电的过程[5]。 目前一般公认存在的理化反应包括:各种自由基、电场、强紫外线辐射、高压激波、臭氧、高能电子的轰击等内容,根据前述资料它们可分4个基本作用于废水的过程:一是原生过程,即基本和初始过程。包括高能电子的冲击(打碎大分子或开环)、强场及电解作用(存在部分放电形式中),放电产物有紫外线、臭氧、自由基等,主要由物理参数决定,例如电压、电流、波形、介电常数和电导率等。二是次生过程,包括紫外线、臭氧、自由基以及它们的联合作用、部分放电形式产生的激波作用,次生过程主要由原生过程的产物产生,且该过程的有无和强弱可调节,例如调节气体可调节紫外线和臭氧的有无和强弱。三是最后产生的再生过程,包括化学反应的产物再次受放电影响的过程及反应产物离开放电区域以后发生的反应过程,主要由废水的化学成分决定。四是附属过程,包括电极和容器材料参与的反应过程。由于有这些过程,目前仅从终产物进行研究,无法搞清反应过程,虽然在线光谱观测具有较好的优势[6],但存在观测的区域问题。不同放电形式中均可观测和检测到上述每种作用废水的过程,但一般未清楚划 · 32 · Apr.2003 HIGH VOLTAGE ENGINEERING Vol.29No.4 X国家自然科学基金资助项目(50237010)
微波等离子体 ●微波等离子体反应器特点： 微波：为交流能量（信号），通过波导传输，每一种波导 具有一定的特征阻抗 （射频传输线理论） 等离子体的反应器：本质上是具有一定阻抗的负载。 微波等离子体工作要求：波导特征阻抗=等离子体负载 阻抗。 微波反射波能量将至最低。 ●微波等离子体反应器发展： 小尺寸共振腔---->表面波长细等离子体--->大面 积（体积）表面波等离子体。 ●微波等离子体反应器结构： ⊙单模谐振腔 谐振腔尺寸: λ λ= R,（谐振条件） =d 阻抗匹配: 好，可以不设置附加匹配。 激励电场 单模（单一本征模） 方向：图中电场沿轴向。 状态：驻波
缺点：体积小（？） 电场不均匀-----〉等离子体空间均匀性差。应用：放电灯，光谱分析。
⊙多模腔 谐振腔尺寸: λ λ>> R;（非谐振） >>d 阻抗匹配: 差，需要附加匹配。 优点：电场较均匀-----〉等离子体空间均匀性好。 ⊙表面波等离子体（surface microwave plasma,SWP）源 尺寸: λ = R（谐振条件），轴向尺寸没有限制阻抗匹配: 需要设置附加匹配。 激励电场 单模或多模（单一本征模） 状态：行波 优点：大体积，细长 缺点：面积小 应用：气体反应（甲烷--->乙炔），有害气体处理
侧视图
多管SWP源
●大面积/体积SWP源 两种方式：（a）顶面馈入;(b)侧面馈入 三种典型装置：（a）日本平面狭缝（顶面）耦合； (b) 德国环状狭缝（侧面）耦合； （c）法国改进型表面波导（侧面）耦合美国： 中国（中国科大、合肥等离子体物理所----> 德国版）●日本顶面狭缝（重点） （1）两种加热模式
前言 1.金刚石的性质和用途。 金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能的特殊材料。图1为金刚石的空间晶格的一个晶胞。与其他材料相比，金刚石具有最大的原子密度（176 atoms/nm3），最大可能的单位原子共价键数目（4），极强的原子键合能（7.4eV）。这使得金刚石具有许多极限性质：最高硬度，最高热导率，最高传声速度，最宽透光波段，抗强酸强碱腐蚀，抗辐射，击穿电压高，介电常数小，载流子迁移率大，既是电的绝缘体，又是热的良导体，而掺杂后又可成为卓越的P型或N型半导体。 人造金刚石的应用领域十分广泛，几乎涉及国计民生的各个领域，小到家庭装修，大到微电子及航空航天等高技术领域。金刚石的推广应用在光学玻璃冷加图1 立方金刚石的晶胞空间结构示意图
工、地质钻探、瓷、汽车零件等机械加工，金属拉丝等方面引起了个革命性的工艺改革。表1列出了金刚石的一些极限性能和用途。 表1 金刚石的一些极限性能和用途
2．人造金刚石合成的历史 由于金刚石的优越性质，长期以来它一直成为人们感兴趣的研究对象。早在1772年，法国化学家Antoine L. Lavoisier发现金刚石燃烧的产物是CO2，1792年，S. Tennan发现金刚石是碳的一种结晶形态。从此，人类开始了对人工合成金刚石的探索。1880年，J. B.Hanney从锂、骨粉和矿物油在干燥的铁管中加热合成了金刚石，现列于大英博物馆。1893年，诺贝尔奖获得者Henry Moissan 发展了一种方法，用电加热炉加热糖、木炭和铁至熔融，然后用水急冷做了合成金刚石的尝试，后来经证实并未获得成功。二十世纪四十年代，另一个诺贝尔奖获得者哈佛大学的Percy Bridgman设计了许多优秀的高压设备（有的压力超过了5GPa），并指出可以用电加热结合高压来合成高质量金刚石。虽然因为没有使用触媒导致未能合成金刚石，但是他的热力学的计算为高温高压(HTHP)合成金刚石提供了理论依据。1953年2月15日瑞典ASEA（General Electric Company of Sweden）的科学家宣称合成出人造金刚石，但由于其工作没有正式发表，没能获得广泛的承认，他们使用的是六面顶压机，样品由Fe3C和石墨组成。人类首次真正合成金刚石是1954年12月16日美国GE公司的H.T.Hall, F.P.Bundy, H.M.Strong, R.H.Wentorf四位科学家率先完成，他们使用两面顶压
微波炉工作原理 普通的微波炉能将电源插座输出的220V电压提升到3,000V以上，在一两分钟内安全地烹饪好食物。而且，我们还能通过透明的炉门观看食物烹饪过程。 微波炉的关键部件是磁控管（magnetron）。这个名字听起来像是某部科幻电影中的军事装备——这种先进真空管所产生的微波确实威力巨大，足够用于军用雷达（这也是研制磁控管的最初目的）。 微波炉不是用火焰或线圈产生的热量从外部加热食物，而是让微波穿透食物，水分子存在于大多数食物中。水分子的“两端”分别带有正电荷和负电荷。电场会使水分子的正电荷端指向同一个方向。微波电场的正、负极方向每秒钟转换49亿次，水分子也不停地随之转换方向。随着水分子不断转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量。陶瓷和玻璃容器中不含水分，因而不会发热，但变热的食物会通过热传导使它们变热。 变压器、二极管和电容器将民用电从220V提升到3,000V以上，通过导线将高压电送往磁控管。磁控管产生微波，微波由天线送出，经由波导管（waveguide）进入炉腔，炉腔的金
属腔壁不断反射微波。旋转的玻璃托盘会让食物均匀受热。一些型号的微波炉中没有玻璃托盘，但波导管端部有一个旋转小叶片，它能将微波完全散布开。 高压电被传送到阴极灯丝。灯丝变热后便会发射出电子，这些电子被外围带正电的阳极板吸引。一些大磁铁块施加的磁场使向外流动的电子云旋转。在旋转的过程中，电子云形成轮辐
状，从阳极板之间的每一个空腔中穿过。移动着的电子云“轮辐”将负电荷传递给空腔，此后负电荷又会在下一个“轮辐”到达之前流出空腔。负电荷的反复增减在空腔内产生出2.45千兆赫兹的振荡电磁场。磁控管上的天线以这一频率发生谐振，从其顶部尖端发射出微波——这和无线电传输天线的原理几乎一模一样。 微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物"煮"熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其他各种炉灶的热效率无法与它相比。
一实验目地 . 了解等离子体产生地基本原理和方法，掌握多功能微波等离子体装置地使用方法； . 利用等离子体化学气相沉积地方法制备金刚石或类金刚石薄膜材料； . 观察薄膜形貌、测试薄膜地显微硬度. 二实验仪器与原材料 多功能微波等离子体装置、超声清洗机、高倍光学显微镜、显微硬度仪、硅片、金刚石微粉、氢气、甲烷或甲醇、乙醇等有机溶液资料个人收集整理，勿做商业用途 三实验原理 ．等离子体 自然界中物质地形态除了固、液、气三种形态之外，还存在第四态，即等离子体状态，其实在浩渺地宇宙中，等离子体态是物质存在地最普遍地一种形态，包括恒星，星云等.从将等离子体划为物质地第四态这个角度来看，等离子体地产生过程为：固体物质在受热地情况下熔化成液体，液体进一步受热后变成气体，气体进一步受热后，中性地原子和分子电离成离子和电子，形成等离子体.因此，只要给予稀薄气体以足够地能量将其离解，便可使之成为等离子体状态.资料个人收集整理，勿做商业用途 ．气体被能量激励或激发成为等离子体后，等离子体中地离子或离子基团以及原子和原子基团之间地相互作用力将达到稳定或平衡.由于等离子体中含有大量具有高能量地活性基团，这使得等离子体能够参与或发生许多不同地化学或物理反应.制备功能薄膜便是其中地一例.资料个人收集整理，勿做商业用途 ．等离子体化学气相沉积 等离子体在进行化学气相沉积时，活性基团与载体或活性基体之间发生一系列复杂地化学或物理反应，最终形成所需要地功能薄膜.资料个人收集整理，勿做商业用途 （气）（气）→ （固）（气） 反应气体、被激发为等离子体状态，其活性基团发生反应生成所需要地固态物沉积在基片上，可广泛用于功能薄膜或纳米材料地合成.如金刚石薄膜、氮化碳薄膜、生物或医用薄膜、碳纳米材料等.资料个人收集整理，勿做商业用途 .微波地产生、传导及利用其激发产生等离子体 本实验装置中，频率为地微波由磁控管来产生，依靠调整短路活塞使微波能量集中到反应腔中. ．仪器工作原理 本实验在微波源地石英管式微波等离子体装置上进行地，其技术原理是：由微波源产生地频率为地微波，沿矩形波导管以模式传输，经过调整短路活塞，最后在水冷谐振腔反应室内激励气体形成轴对称地等离子体球，等离子体球地直径大小取决于真空沉积室中气体压力和微波功率.基片温度以微波等离子体地自加热方式来达到.对于气体系统而言，在高能量、高密度等离子体和合适地工艺条件下，气体发生离解而产生大量地含碳基团和原子氢.含碳基团在基片表面进行结构重组，由于原子氢对键地刻蚀作用远比对键强烈，这样重组后地碳碳键具有金刚石结构地键保留下来，开始金刚石晶粒地优先成核、生长阶段，逐渐在基片表面上得到完整地金刚石薄膜.该装置产生地微波等离子体有许多优点：无内部电极，可避免放电污染，运行气压范围宽，能量转换效率高，可产生大范围地高密度等离子体.资料个人收集整理，勿做商业用途 四实验内容及步骤 . 线路连接与检查：连接并检查总电源，冷却水，气路.冷却水箱中水位至约％地位置且水质正常，检查气路是否已经连接安置到位.资料个人收集整理，勿做商业用途
1.金刚石的性质和用途。 金刚石是一种在机械、热学、光学、化学、电子学等方面具有极限性能的特殊材料。图1为金刚石的空间晶格的一个晶胞。与其他材料相比，金刚石具有最大的原子密度(MGatoms/nn?),最大可能的单位原子共价键数目(4),极强的原子键合能(7.4eV)。这使得金刚石具有许多极限性质：最高硬度，最高热导率，最髙传声速度，最宽透光波段，抗强酸强碱腐蚀，抗辐射，击穿电压高，介电常数小，载流子迁移率大，既是电的绝缘体，又是热的良导体，而掺杂后又可成为卓越的P型或N 型半导体。 图1立方金刚石的晶胞空间结构示意图 人造金刚石的应用领域十分广泛，几乎涉及国计民生的各个领域，小到家庭装修，大到微电子及航空航天等高技术领域。金刚石的推广应用在光学玻璃冷加工、地质钻探、瓷、汽车零件等机械加工，金属拉丝等方面引起了个革命性的工艺改革。表1列出了金刚石的一些极限性能和用途。 表1金刚石的一些极限性能和用途
由于金刚石的优越性质，长期以来它一直成为人们感兴趣的研究对象。早在1772年,法国化学家Antoine L. Lavoisier发现金刚石燃烧的产物是C02, 1792 年，S. Tennan 发现金刚石是碳的一种结晶形态。从此，人类开始了对人工合成金刚石的探索。1880年，J. B.Hanney从锂、骨粉和矿物油在干燥的铁管中加热合成了金刚石，现列于大英博物馆。1893年，诺贝尔奖获得者Henry Moissan 发展了一种方法，用电加热炉加热糖、木炭和铁至熔融，然后用水急冷做了合成金刚石的尝试，后来经证实并未获得成功。二十世纪四十年代，另一个诺贝尔奖获得者哈佛大学的Percy Bridgman设计了许多优秀的高压设备(有的压力超过了5GPa),并指出可以用电加热结合高压来合成高质量金刚石。虽然因为没有使用触媒导致未能合成金刚石，但是他的热力学的计算为髙温高压(HTHP)合成金刚石提供了理论依据o 1953年2月15日瑞典ASEA(General Electric Company of Sweden)的科学家宣称合成出人造金刚石，但由于其工作没有正式发表，没能获得广泛的承认，他们使用的是六面顶压机，样品由FeQ和石墨组成。人类首次真正合成金刚石是1954年12月16日美国GE公司的H. T. Hall, F. P. Bundy, H. M. Strong, R. H. Wentorf四位科学家率先完成，他们使用两面顶压机合成了金刚石，
类金刚石膜调研 类金刚石薄膜发展史： 金刚石、类金刚石薄膜技术，是指利用各种光学薄膜制作技术制作接近天然金刚石和人造单晶金刚石特性（如在较宽光谱内均具有很高的光透过率－－在2～15μm（微米）范围光的吸收率低到1％；具有很高的硬度、良好的导热性、耐腐蚀性以及化学稳定性高－－1000℃（摄氏度）以上仍保持其化学稳定性等）的人造多晶金刚石薄膜、类金刚石薄膜（又称为硬碳膜、离子碳膜、或透明碳膜）的一种技术。 光学应用金刚石、类金刚石薄膜主要采用低压化学汽相沉积（CVD）技术制备。低压CVD 技术包括热丝CVD法、等离子体CVD法、离子束蒸镀法、光/激光CVD法附加活性氢激光CVD 法等。 目前，CVD法制作金刚石薄膜已取得丰硕成果，但作为红外光学薄膜应用还需进一步解决金刚石薄膜对红外光学材料的粘着性和光散射的问题。CVD法制作的金刚石薄膜与硅基片的粘着性是不错的，但是与其他材料（如锗、硫化锌等）基片的粘着性就甚差，或是根本就粘着不到一起去。对于光散射的问题，则是要求如何更好地控制金刚石薄膜表面形态和晶粒结构。理想的CVD法制造的红外光学应用的金刚石薄膜或许是一种单晶结构的膜，但是，目前使用CVD法还不能制造单晶结构的金刚石薄膜。此外，大面积薄膜的制作、膜的光洁度等技术课题以及金刚石薄膜的制作成本问题，都有待于继续研究解决。 1.1金刚石、类金刚石薄膜研究进展 自1963年在一次偶然的机会出现了不寻常的硬度和化学性能好的化学汽相沉积（CVD）碳形式的薄膜后,国外有不少研究单位开始研究金刚石薄膜的沉积工艺.1971年,艾森伯格（Aisenberg）和沙博（Chabot）等人,利用离子束蒸镀法,以石墨作薄膜材料,通过氩气弧光放电使石墨分解电离产生碳离子。碳离子经磁场聚焦成束,在比较高的真空条件下,在低压沉积室内的室温下的基片上沉积出了硬碳膜。这种硬碳膜具有近似于金刚石的一些特性－如透明度高、电阻抗大、硬度高等。当时，这种膜被人们称作i形碳。直到1976年，斯潘塞（Spencer）等人对这种应碳膜的结构进行了探讨，结果确认膜中有金刚石等数种碳系结晶，后才被人们称之为类金刚石膜。就在这一年，德贾吉恩（Derjaguin）等人利用化学转变法合成出了金刚石薄膜。从此之后，低压CVD金刚石薄膜工艺引起了人们的注意。70年代中期，前苏联
学科前沿知识讲座论文
类金刚石薄膜的性能与应用 摘要： 类金刚石膜(Diamond-like Carbon)简称DLC，是一类性质类似于金刚石如具有高硬度、高电阻率、耐腐蚀、良好的光学性能等，同时其又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳膜。作为功能薄膜和保护薄膜，其广泛应用于机械、电子、光学、医学、航天等领域中。类金刚石膜制备方法比较简单，易实现工业化，具有广泛的应用前景。 关键词：超硬材料类金刚石薄膜制备气象沉积表面工程技术引言 磨损是工程界材料功能失效的主要形式之一，由此造成的资源、能源的浪费和经济损失可用“巨大”来表示。然而，磨损是发生于机械设备零部件表面的材料流失过程，虽然不可避免，但若采取得力措施，可以提高机件的耐磨性。材料表面工程主要是利用各种表面改性技术，赋予基体材料本身所不具备的特殊的力学、物理或化学性能，如高硬度、低摩擦系数、良好的化学及高温稳定性、理想的综合机械性能及优异的摩擦学性能，从而使零部件表面体系在技术指标、可靠性、寿命和经济性等方面获得最佳效果。硬质薄膜涂层因能减少工件的摩擦和磨损，有效提高表面硬度、韧性、耐磨性和高温稳定性，大幅度提高涂层产品的使用寿命，而广泛应用于机械制造、汽车工业、纺织工业、地质钻探、模具工业、航空航天等领域。
一、超硬薄膜材料 随着材料科学和现代涂层技术的发展，应用超硬材料涂层技术改善零部件表面的机械性能和摩擦学性能是21世纪表面工程领域重要的研究方向之一。超硬薄膜是指维氏硬度在40GPa以上的硬质薄膜。到目前为止，主要有以下几种超硬薄膜: 1 金刚石薄膜 金刚石薄膜的硬度为50~100GPa(与晶体取向有关)，从20世纪80年代初开始，一直受到世界各国的广泛重视，并曾于20世纪80年代中叶至90年代末形成了一个全球范围的研究热潮。金刚石膜所具有的最高硬度、最高热导率、极低摩擦系数、很高的机械强度和良好化学稳定性的优异性能组合使其成为最理想的工具和工具涂层材料。金刚石薄膜在摩擦学领域应用的突出问题，就是在载荷条件下薄膜与基体之间的粘附强度以及薄膜本身的粗糙度问题，目前，己经有针对性地开展了大量的研究工作。随着研究工作的不断深入，金刚石薄膜将会为整个人类社会带来巨大的经济效益。 2 立方氮化硼(c-BN)薄膜 立方氮化硼(c-BN)薄膜的硬度为50~80GPa，它具有与金刚石相类似的晶体结构，其物理性能也与金刚石十分相似。与金刚石相比，c-BN的显著优点是具有良好的热稳定性和化学稳定性，适用于作为超硬刀具涂层，特别是用于加工铁基合金的刀具涂层。 3 碳氮膜 碳氮膜是新近开发的超硬薄膜材料，理论预测它具有达到和
微波与低温等离子体相互作用的二维FDTD模拟 等离子体隐身是一种利用等离子体回避雷达探测的方法和技术,此方法就其原理而言优点突出,极具发展前景。几个主要的军事大国都积极开展该领域的研究和发展工作。目前,此方法和技术尚未发展成熟,诸多问题有待解决,还需要继续进行广泛、深入、细致的理论研究和实验研究。近年来,数值模拟计算研究成效显著,受到多方面的重视。本文针对两种进气管模型(直型腔体和S型腔体),分别设置结构对照组(直型腔体和S型腔体),和等离子体模型组(腔体内壁覆盖低温离子体层),采用时域有限差分(FDTD)方法,进行数值模拟计算,研究腔体结构和等离子体层对于雷达波(电磁波)的屏蔽作用。结果表明,(1)直型金属腔体对电磁波具有强反射特性,S型金属腔体对电磁波的反射相对较弱,反映了 结构隐身的作用；(2)腔体内壁覆盖等离子体层后电磁波的回波能量均明显减少,且金属直型腔体加入等离子体对电磁波的吸收更加强,反映了等离子体隐身的作用；(3)结构隐身与等离子体隐身相结合,有助于进一步改善和优化对于电磁波的隐身作用；(4)等离子体碰撞频率、等离子体电子数密度和入射电磁波频率等因素对于其隐身效果都有程度不同的影响。本文的研究方法和结果,可以为低温等离子体隐身方法和技术研究提供有价值的参考。 同主题文章 [1]. 朱晋生,陆继珍. 异向介质板应用于吸波隐身的FDTD方法分析' [J]. 电讯技术. 2008.(08) [2]. 谭维翰,顾敏. 等离子体钢丝二次谐波辐射的线性转换理论' [J]. 光学学报. 1988.(09) [3]. C.Ngo ,景成祥. 从核的多重碎裂到夸克—胶子等离子体' [J]. 原子核物理评论. 1989.(02) [4]. 顾琅. 等离子体加工过程中尘埃微粒行为的研究' [J]. 力学进展. 1997.(01) [5]. 董全力,王军,张少龙,满宝元,王象泰,于衍宏. 激光等离子体产生条件的实验研究' [J]. 光电子.激光. 1999.(05) [6]. 邱华盛. 中日签署沙尘合作研究协议及等离子体和核聚变合作研究协议' [J]. 中国科学院院刊. 2000.(06) [7].
中国污水处理技术 作者：本网编辑文章来源：本网点击数：0 更新时间：2010-09-09 水污染现状 中国环境状况公报显示，2008年全国地表水污染依然严重，全国七大水系407个国家监控断面中， Ⅰ~Ⅲ类、Ⅳ~Ⅴ类、劣Ⅴ类水质的断面比例分别为49.9％、26.5％和23.6％，七大水系水质总体为中度污染，浙闽区河流水质为轻度污染，西北诸河水质为优，西南诸河水质良好，湖泊（水库）富营养化问题突出；近岸海域水质总体为轻度污染。 “十一五”期间，淮河、海河、辽河、巢湖、滇池、松花江、三峡库区及其上游、黄河中上游等流域水污染防治规划，共安排污染治理项目2712个，投资1600亿元。截至2008年9月，已经建成881个，在建960个，完成投资510亿元。2008年工业废水治理投资194.6亿元。 根据政府对再生水的规划测算，2010年中国城市污水再生设施将达到680万t/d，再生水工程新增投资约100亿元。 废水污染治理新技术 城市生活污水 目前，中国城市污水处理主要采用生物活性污泥法。目前形成的较典型的二级处理工艺有：传统活性污泥法、AB法、A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺、ICEAS工艺、CASS工艺、SBBR工艺、BIOLAK工艺等。其中应用较多的为氧化沟工艺和CASS工艺（CASS工艺和BIOLAK工艺为较新型工艺）。 CASS工艺 CASS工艺是一种循环式活性污泥法，是SBR工艺的改进形式，通过曝气和不曝气阶段的交替运行，实现反应器以厌氧—缺氧—好氧—缺氧—厌氧的方式运行。CASS池的变容运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性；选择器的设置加强了微生物对磷的释放、反硝化、对有机物的吸附吸收等作用，增加了系统运行的稳定性，能很好地缓冲进水水量与水质的波动，有效去除污水中有机碳源污染物，具有良好的脱氮、除磷功能，排出的剩余污泥稳定化程度较高。同时CASS工艺还能有效防止污泥膨胀。 BIOLAK工艺 BIOLAK工艺是由德国冯?诺顿西公司开发的一种具有脱氮除磷功能的活性污泥处理系统。BIOLAK工艺的曝气头悬挂在浮链上，浮链被松弛地固定在曝气池两侧，每条浮链可在池内一定区域蛇形运动，在曝气链运动过程中自身的自然摆动就可以达到很好的混合效果，节省了混合所需的能耗。BIOLAK工艺采用HDPE 防渗膜衬里的土池结构，减少了投资；其活性污泥负荷较低，污泥回流量大，污泥在曝气池中的停留时间长，减少了污泥量，增加了剩余污泥的稳定性，有利于后续处置。 工业废水处理
等离子体合成金刚石 在20世纪80年代初,一种新的方法出现了,那就是微波等离子体化学气相法合成金刚石薄膜（CVD）制备金刚石薄膜，它成本低，质量高，有利于大规模合成利用,且装置简单,能量集中,反应条件易于控制,产物比较纯净,成为当前研究的主要方向和热点。现在该领域的最新进展是用微波化学气相合成法合成纳米级的金刚石薄膜,纳米级金刚石薄膜除了有普通微米级金刚石薄膜的性质外,还具有高光洁度,高韧性,低场放射电压,是具有广阔应用前景的新材料。摩擦系数低,光洁度高,颗粒极细,硬度高,耐磨度高,可广泛应用医疗,交通,航空航天,工业制造领域的涂料,涂层,钻头,更可为微型机电领域带来革命性的飞跃.许多科学家纷纷预言：21世纪将是金刚石的时代。 合成与机理：等离子态是物质的第四态,之所以把等离子体视为物质的又一种基本存在形态，是因为它与固、液、气三态相比无论在组成上还是在性质上均有本质区别。即使与气体之间也有着明显的差异。首先，气体通常是不导电的，等离子体则是一种导电流体而又在整体上保持电中性。其二，组成粒子间的作用力不同，气体分子间不存在净电磁力，而等离子体中的带电粒子间存在库仑力，并由此导致带电粒子群的种种特有的集体运动。第三，作为一个带电粒子系，等离子体的运动行为明显地会受到电磁场的影响和约束。需说明的是，并非任何电离气体都是等离子体。只有当电离度大到一定程度，使带电粒子密度达到所产生的空间电荷足以限制其自身运动时，体系的性质才会从量变到质变，这样的“电离气体”才算转变成等离子体。否则，体
系中虽有少数粒子电离，仍不过是互不相关的各部分的简单加合，而不具备作为物质第四态的典型性质和特征，仍属于气态。按热力学分析只要压力适当，石墨转变成金刚石在低温下并非不能自发进行，问题在于反应速率太低，以致必须提供苛刻的高温高压条件。但若借助非平衡等离子体，情况就不同了。如用微波放电把适当比例的CH4和H2气激发成等离子体，便可在低于1.0133×104Pa，800—900℃条件下以相当快的生长速率（1μm/h）人工合成金刚石薄膜。 依照此原理设计的CVD合成金刚石薄膜的装置都有一共同特性，即使低分子碳烃气体稀释在过量氢气中，在一定电磁能激发产生等离子体，在等离子体中形成局部的高温高压条件,通过适宜的沉积工艺在基片(硅片)上沉积出金刚石薄膜。常用的方法有热丝法、微波法、等离子体炬和燃烧火焰法等。热丝法是利用高温金属丝激发等离子体，装置简单，使用比较方便。但由于金属丝的高温蒸发会将杂质引入金刚石膜中，因此该方法不能制备高纯度的金刚石膜；微波法是利用微波的能量激发等离子体，具有能量利用效率高的优点。同时由于无电极放电，等离子体纯净，是目前高质量、高速率、大面积制备金刚石膜的首选方法；等离子体炬是利用电弧放电产生等离子体，制备的金刚石膜质量高。但由于电弧面积的限制，金刚石膜的面积较小；同时由于电弧点燃及熄灭的热冲击，对金刚石膜的附着力影响很大，设备的磨损大，反应气体的消耗也高；燃烧火焰法是利用乙炔在氧气中燃烧产生的高温激发等离子体，可以在常压下工作，也存在着金刚石膜沉积面积小，不均匀等问题。
类金刚石薄膜 类金刚石薄膜是近来兴起的一种以sp3和sp2键的形式结合生成的亚稳态材料，兼具了金刚石和石墨的优良特性，而具有高硬度.高电阻率.良好光学性能以及优秀的摩擦学特性。 类金刚石薄膜通常又被人们称为DLC薄膜，是英文词汇Diamond Like Carbon的简称，它是一类性质近似于金刚石，具有高硬度.高电阻率.良好光学性能等，同时又具有自身独特摩擦学特性的非晶碳薄膜。碳元素因碳原子和碳原子之间的不同结合方式，从而使其最终产生不同的物质：金刚石（diamond）—碳碳以sp3键的形式结合；石墨（graphite）—碳碳以sp2键的形式结合；而如同绪论里所述类金刚石（DLC）—碳碳则是以sp3和sp2键的形式结合，生成的无定形碳的一种亚稳定形态，它没有严格的定义，可以包括很宽性质范围的非晶碳，因此兼具了金刚石和石墨的优良特性；所以由类金刚石而来的DLC膜同样是一种亚稳态长程无序的非晶材料，碳原子间的键合方式是共价键，主要包含sp2和sp3两种杂化键，而在含氢的DLC膜中还存在一定数量的C-H键。由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键，叫做σ键。σ键是原子轨道沿轴方向重叠而形成的，具有较大的重叠程度，因此σ键比较稳定。σ键是能围绕对称轴旋转，而不影响键的强度以及键跟键之间的角度（键角）。根据分子轨道理论，两个原子轨道充分接近后，能通过原子轨道的线性组合，形成两个分子轨道。其中，能量低于原来原子轨道的分子轨道叫成键轨道，能量高于原来原子轨道的分子轨道叫反键轨道。以核间轴为对称轴的成键轨道叫σ轨道，相应的键叫σ键。以核间轴为对称轴的反键轨道叫σ*轨道，相应的键叫σ*键。分子在基态时，构成化学键的电子通常处在成键轨道中，而让反键轨道空着。σ键是共价键的一种。它具有如下特点：第一点，σ键有方向性，两个成键原子必须沿着对称轴方向接近，才能达到最大重叠；第二点，成键电子云沿键轴对称分布，两端的原子可以沿轴自由旋转而不改变电子云密度的分布；第三点，σ键是头碰头的重叠，与其它键相比，重叠程度大，键能大，因此，化学性质稳定。共价单键是σ键，共
关于人造金刚石的制备与合成 1目的与意义 钻石，是珠宝中的贵族，它通明剔透，散发着清冷高贵的光辉，颇有“出淤泥而不染的气质。钻石亦被称为金刚石，是自然界最坚硬无比的物质，人造金刚石不仅可以加工成价值连城的珠宝，在工业中也大有可为。它硬度高、耐磨性好，可广泛用于切削、磨削、钻探；由于导热率高、电绝缘性好，可作为半导体装置的散热板；它有优良的透光性和耐腐蚀性，在电子工业中也得到广泛应用。 1、制造树脂结合剂磨具或研磨用等 2、制造金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具或研磨用等 3、制造一般地层地质钻探钻头、半导体及非金属材料切割加工工具等 4、制造硬地层地质钻头、修正工具及非金属硬脆性材料加工工具等 5、树脂、陶瓷结合剂磨具或研磨等 6、金属结合剂磨具、电镀制品。钻探工具或研磨等 7、剧切、钻探及修正工具等[1] 2设计基本原理 石墨在一定的温度和压强下是会发生结晶变态从而变成金刚石，且石墨的温度和压强要在金刚石的热稳定性区域内，其动力学要满足一定的关系。 3设计内容（方案） 3.1原材料的选择 金刚石是石墨结晶变态产生的，其石墨是主要原料，转变过程的反应压力和温度必须不低于190 000kg/cm2 和∽3900℃[2]，这一推测的正确性已为实验所证实。不过目前要得到这样高的压力和温度的设备是非常困难的。所以需要加入触媒材料来降低石墨的活化能。 3.2制备与合成方法 3.2.1压力控制 人造金刚石压机生产工艺要求加压控制根据合成材料的不同分2～6段超压、保压，超压到90 MPa左右，再保压几分钟后卸压，完成一个工序，时问为几分钟到十几分钟。可根据工艺要求任意设为多段，由现场人机界面随时输入修改。加压闭环控制系统将压力传感变送器所测的油液压力信号与计算机中预设的压力控制工艺曲线进行分析比较，经过高级控制算法处理后，控制液压泵组和液压阀组的工作状态，使系统的压力工作状态跟踪给定压力工艺曲线。被控对象油路压力是由电动机带动增压器增压的，要求系统在几分钟内将油路压力从lO Pa左右分几段提升到90 MPa左右，并且超调不能大于0．3 MPa。控制速度要快，控制精度要高。因此超压采用主泵开关控制，保压采用副泵补压模糊PID控制。 模糊控制具有控制速度快、过程参数的变化适应性强、可靠性高、不受工作环境影响、鲁棒性好、灵敏度高、不需要精确数学模型等特点。但模糊控制的稳态精度较差，故采用模糊一PID复合控制的方法，以提高模糊控制的精度[3][7][8] 3.2.2温度控制 人造金刚石压机生产工艺要求加热控制是在超压达30 MPa以后开始的，加热控制也分加温、保温几段进行，几分钟或十几分钟后停止加热。加热控制系统将加热电压和加热电流采样信号相乘得到功率测量值，与计算机预设的加热功率工艺曲线进行分析比较，经高级控制算法处理后，通过控制功率可控硅的导通角来控制大电流加热变压器的输出电压和输出电流，使系统的加热功率满足工艺要求。被控对象合成块为叶腊石作触媒内装石墨，为电阻性负载。由于采用变压器降压和升流，串入了电感性负载，容易引起超调和振荡。合成块的温度是根
微波炉的工作原理： 微波炉的工作原理：1946年，斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员。一个偶然的机会，他发现微波溶化了糖果。事实证明，微波辐射能引起食物内部的分子振动，从而产生热量。1947年，第一台微波炉问世。 顾名思义，微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有"个性"，微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm 深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物"煮"熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其它各种炉灶的热效率无法与它相比。 而微波炉由于烹饪的时间很短，能很好地保持食物中的维生素和天然风味。比如，用微波炉煮青豌豆，几乎可以使维生素C一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌。 使用微波炉时，应注意不要空"烧"，因为空"烧"时，微波的能量无法被吸收，这样很容易损坏磁控管。另外，人体组织是含有大量水分的，一定要在磁控管停止工作后，再打开炉门，提取食物。 使用微波炉的9个禁忌 1.忌用普通塑料容器：一是热的食物会使塑料容器变形，二是普通塑料会放出有毒物质，污染食物，危害人体健康。使用专门的微波炉器皿盛装食物放入微波炉中加热， 2.忌用金属器皿：因为放入炉内的铁、铝、不锈钢、搪瓷等器皿，微波炉在加热时会与之产生电火花并反射微波，既损伤炉体又加热不熟食物。 3.忌使用封闭容器：加热液体时应使用广口容器，因为在封闭容器内食物加热产生的热量不容易散发，使容器内压力过高，易引起爆破事故。即使在煎煮带壳食物时，也要事先用针或筷子将壳刺破，以免加热后引起爆裂、飞溅弄脏炉壁，或者溅出伤人。 4.忌超时加热：食品放入微波炉解冻或加热，若忘记取出，如果时间超过2小时，则应丢掉不要，以免引起食物中毒。 5.忌将肉类加热至半熟后再用微波炉加热：因为在半熟的食品中细菌仍会生长，第二次再用微波炉加热时，由于时间短，不可能将细菌全杀死。冰冻肉类食品须先在微波炉中解冻，然后再加热为熟食。 6.忌再冷冻经微波炉解冻过的肉类：因为肉类在微波炉中解冻后，实际上已将外面一层低温加热了，在此温度下细菌是可以繁殖的，虽再冷冻可使其繁殖停止，却不能将活菌杀死。已用微波炉解冻的肉类，如果再放入冰箱冷冻，必须加热至全熟。 7.忌油炸食品：因高温油会发生飞溅导致火灾。如万一不慎引起炉内起火时，切忌开门，而应先关闭电源，待火熄灭后再开门降温。 8.忌将微炉置于卧室，同时应注意不要用物品覆盖微波炉上的散热窗栅。 9.忌长时间在微波炉前工作：开启微炉后，人应远离微波炉或人距离微波炉至少在1米之外。 如何清除微波炉顽垢 微波炉用过后若不随即擦拭，很容易在内部结成油垢，所以只好用特别的招数除垢：将一个装有热水的容器放入微波炉内热两三分钟，让微波炉内充满蒸气，这样可使顽垢因饱含水分而变得松软，容易去除。 清洁时，用中性清洁剂的稀释水先擦一遍，再分别用清水洗过的抹布和干抹布作最后的清洁，如果仍不能将顽垢除掉，可以利用塑料卡片之类来刮除，千万不能用金属片刮，以免伤及内部。最后，别忘了将微波炉门打开，让内部彻底风干。 16、电磁炉必须配用铁制、不锈钢或搪瓷平底锅。电磁灶不能使用诸如玻璃、铝、铜等非铁磁性物质的锅具容器加热食品（这些非铁磁性物质是不会升温的）。且使用的铁制、不锈钢或搪瓷锅具底部直径不得小于12cm，底部凹凸不得大于2mm。（部分双层复合底锅不适用于电磁炉，购置时应注意。）