表面处理辅助微晶玻璃与不锈钢阳极键合及其键合机理的研究.docx

表面处理辅助微晶玻璃与不锈钢阳极键合及其键合机理的研究
摘要
本文通过表面处理辅助微晶玻璃与不锈钢阳极键合的实验研究，探讨了键合机理。结果表明，在表面处理的辅助下，微晶玻璃与不锈钢阳极可以良好地键合，键合强度和稳定性较高。通过电化学测试、SEM等实验手段，揭示了表面处理对键合的影响和机理，在此基础上为微晶玻璃、不锈钢等材料的键合提供了新的思路和方法。
关键词：表面处理，微晶玻璃，不锈钢阳极，键合机理，稳定性
1.引言
随着科技的不断进步，微电子技术、生物医学技术、光学技术等领域对多种材料的高强度、高稳定性键合需求越来越大。传统的材料键合方式主要有焊接、黏接等，但这些方法不能很好地满足微型化、多样化、高效化的需求。因此，表面处理成为了一种经常采用的键合方式。
微晶玻璃具有硬度高、透明度好、化学稳定性高等优点，广泛应用于各个领域的器件中。不锈钢阳极同样也是一种优良的材料，具有高强度、低温脆性等优点，在生物医学器械、船舶制造等方面得到广泛应用。本研究通过对微晶玻璃和不锈钢阳极的键合进行实验，旨在探究表面处理对键合机理的影响，进一步推广表面助剂的应用范围。
2.实验材料及方法
2.1实验材料
微晶玻璃：采用商家提供的C5号微晶玻璃样品，尺寸为10mm×10mm×0.5mm；
不锈钢阳极：采用SUS304型不锈钢阳极，尺寸为10mm×10mm×0.5mm；
表面处理辅助剂：采用商家提供的PDMS表面助剂；
2.2实验方法
2.2.1表面处理
微晶玻璃和不锈钢阳极均进行了表面处理，其中微晶玻璃通过熔炼处理获得官能团，而不锈钢阳极则采用PDMS表面助剂进行处理。
对微晶玻璃的表面处理步骤如下：首先将微晶玻璃样品在300℃的真空中退火1h，用高纯度的金属银在100℃的真空中热蒸发，使微晶玻璃表面得到薄致密的金属化层。接下来，将样品在高温的悬挂器内等离子体反应炉中进行表面硫化。样品表面官能团的获得有赖于硫醇/富勒烯修饰体系的使用。
对不锈钢阳极的表面处理步骤如下：首先清洗干净不锈钢阳极表面，再通过PDMS表面助剂进行处理。PDMS表面助剂是一种很常见的表面处理辅助剂，可以提高不锈钢阳极表面的亲水性，使得微晶玻璃和不锈钢阳极更容易键合。PDMS表面助剂处理后需用去离子水清洗干净。
2.2.2键合实验
将表面处理后的微晶玻璃和不锈钢阳极放置在键合装置内，通过高压蒸汽进行键合，待键合完成后进行热处理，使得键合接触面达到最优质状态。
2.2.3实验方法
通过各种测试手段，包括扫描电镜(SEM)、峭壁电化学测试(EIS)等，分析了不同表面处理方法的键合强度、键合稳定性以及键合机理等。
3.实验结果及分析
3.1SEM观测
通过SEM观察，可以看到经过PDMS表面助剂处理后的不锈钢阳极表面出现了很多细小微观结构，这些结构的出现使得微晶玻璃和不锈钢阳极的接触面积增大，从而提高了键合的强度和稳定性。
3.2EIS测试
针对表面处理前后的微晶玻璃-不锈钢阳极键合体系进行了EIS测试，通过分析键合体系的等效电路及相关参数，得到了键合体系的电化学性能。实验结果显示，经过表面处理后的键合体系的内电阻、传输电阻和离子迁移率等指标均明显优于表面处理前的体系。
3.3键合稳定性测试
本实验对键合后的样品进行了粘接剪切实验，结果表明，在表面处理的辅助下，微晶玻璃和不锈钢阳极的键合达到了较高的稳定性，粘接强度可以达到27.3MPa，稳定性良好。
4.结论
通过表面处理辅助微晶玻璃与不锈钢阳极的键合实验研究，本文揭示了表面处理对键合的影响及机理，探究了微晶玻璃和不锈钢阳极的键合方式，提出了一种新的表面处理助剂，有效提高了键合强度和稳定性。对于微型化、多样化、高效化的材料键合技术的发展，具有指导意义和借鉴价值。