使用反应性多层薄膜涂抹钨丝的效果

在《材料》杂志上发表的一项研究中，研究人员讨论了使用反应性多层薄膜来涂抹钨丝以诱发放热反应。该反应产生的热量被用来液化低熔点的材料，并阻止金属材料中裂缝的扩展。

在某些条件下，金属之间会发生放热反应，这可能导致自发的高温合成（SHS）。反应性多层膜通常是通过物理气相沉积技术沉积的，如溅射或直流磁控溅射。由于反应性多层膜的放热和自传播特性，它们通常被用作局部热源，多层膜可以用于自修复的应用，释放的热量促进修复材料的熔化。

在这项研究中，研究人员使用直流（DC）磁控溅射从两个目标 - 镍和Me - 将Ni/Me（Me = Al, Ti）多层沉积到直径为0.05和0.20毫米的钨丝上。为了尽量减少交叉污染和防止原子流量混合，研究人员在两个靶材之间放置了一个不锈钢防护罩。

研究人员使用能量色散光谱法（EDS）来评估多层薄膜中的平均化学成分。在获得所需的化学成分后，将Ni/Me多层薄膜沉积到不同直径的钨丝上。Al3Ni金属间相的存在被解释为在没有基底冷却的沉积过程中，Ni和过量Al之间的局部反应。差示扫描量热法（DSC）测量表明，反应发生在200°C以下，在~25和~40纳米之间的中间时段。

根据化学成分的结果，有轻微的镍富集，电子衍射图案主要被索引为B2-AlNi，尽管有一些低强度的峰存在，表明有一个像AlNi3这样的富镍次要相。

将纳米级的反应性多层薄膜沉积到小直径的电线上是一项具有挑战性的任务。本研究表明，用反应性多层膜涂覆钨丝有助于裂纹填充，并将其变成能够自我修复的执行器。

虽然TEM证实了沉积的Ni/Me多层薄膜的纳米结构特征，但一个新的基底支架解决了缺陷，使整个薄膜更加均匀。在镍-钛系统中，没有任何缺陷的多层薄膜是独立于金属丝直径、基片支架或调制周期而沉积的。

总之，在这种生产反应性多层薄膜钨丝的方法中所说明的自传播和热释放在开发可用于自修复应用的执行器方面是非常有前途的。

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