使用反應性多層薄膜塗抹鎢絲的效果

在《材料》雜誌上發表的一項研究中，研究人員討論了使用反應性多層薄膜來塗抹鎢絲以誘發放熱反應。該反應產生的熱量被用來液化低熔點的材料，並阻止金屬材料中裂縫的擴展。

在某些條件下，金屬之間會發生放熱反應，這可能導致自發的高溫合成（SHS）。反應性多層膜通常是通過物理氣相沉積技術沉積的，如濺射或直流磁控濺射。由於反應性多層膜的放熱和自傳播特性，它們通常被用作局部熱源，多層膜可以用於自修復的應用，釋放的熱量促進修復材料的熔化。

在這項研究中，研究人員使用直流（DC）磁控濺射從兩個目標 - 鎳和Me - 將Ni/Me（Me = Al, Ti）多層沉積到直徑為0.05和0.20毫米的鎢絲上。為了儘量減少交叉污染和防止原子流量混合，研究人員在兩個靶材之間放置了一個不銹鋼防護罩。

研究人員使用能量色散光譜法（EDS）來評估多層薄膜中的平均化學成分。在獲得所需的化學成分後，將Ni/Me多層薄膜沉積到不同直徑的鎢絲上。Al3Ni金屬間相的存在被解釋為在沒有基底冷卻的沉積過程中，Ni和過量Al之間的局部反應。差示掃描量熱法（DSC）測量表明，反應發生在200°C以下，在~25和~40納米之間的中間時段。

根據化學成分的結果，有輕微的鎳富集，電子衍射圖案主要被索引為B2-AlNi，儘管有一些低強度的峰存在，表明有一個像AlNi3這樣的富鎳次要相。

將納米級的反應性多層薄膜沉積到小直徑的電線上是一項具有挑戰性的任務。本研究表明，用反應性多層膜塗覆鎢絲有助於裂紋填充，並將其變成能夠自我修復的執行器。

雖然TEM證實了沉積的Ni/Me多層薄膜的納米結構特徵，但一個新的基底支架解決了缺陷，使整個薄膜更加均勻。在鎳-鈦系統中，沒有任何缺陷的多層薄膜是獨立於金屬絲直徑、基片支架或調製週期而沉積的。

總之，在這種生產反應性多層薄膜鎢絲的方法中所說明的自傳播和熱釋放在開發可用于自修復應用的執行器方面是非常有前途的。

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