等离子喷涂物理气相沉积的最新进展

等离子喷涂物理气相沉积的最新进展

等离子喷涂物理气相沉积（Plasma Spray Physical Vapor Deposition，PSPVD）是一种提高前辈的表面涂层技术，可用于制造高效太阳能电池、光催化器件等。近年来，PSPVD技术取得了明显的进展。本文将先容PSPVD的基本原理、优缺点以及最新研究进展。

一、PSPVD的基本原理

PSPVD通过高温等离子体将气相物质加热至熔融状态，然后将其喷射到基底表面，形成一层固态涂层。该技术的枢纽是等离子体的产生，通常采用电弧或微波等方法。等离子体内部含有大量的活性粒子，如电子、离子、自由基等，这些粒子与气相物质发生碰撞，使其加热至熔融状态。

二、PSPVD的优缺点

PSPVD的长处主要包括

1）可在较低温度下实现较高的沉积速率；

2）涂层与基底结协力强；

3）可实现大面积、复杂外形器件的涂层制备。 

 然而，PSPVD也存在一些缺点：

1）设备本钱高，维护难题；

2）沉积温度高，可能导致基底材料的热损伤；

3）涂层内部存在较多的孔洞和应力，影响其机能。

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三、最新研究进展

近年来，PSPVD技术取得了以下进展： 设备改进：研究者们对PSPVD设备进行了改进，降低了设备本钱，进步了涂层质量。例如，采用多喷嘴技术，可实现多组分材料的同时喷涂，进步了涂层成分的平均性。 低温沉积：研究者们通过优化工艺参数，降低了沉积温度，减少了基底材料的热损伤。例如，采用脉冲等离子体技术，可实现低温度下的高速沉积。 涂层改性：通过引入掺杂元素或添加纳米颗粒，对涂层进行改性，进步了其光催化机能。例如，在TiO2涂层中掺杂C元素，可明显进步其光催化活性。

四、结论

PSPVD作为一种提高前辈的表面涂层技术，在太阳能电池、光催化器件等领域具有广泛的应用远景。近年来，PSPVD技术取得了明显的进展，但仍存在一些题目需要解决。未来，研究者们应继承优化设备设计、改进工艺参数、探索新型涂层材料，以推动PSPVD技术的进一步发展。

参考文献： Zhang, W.; Li, Y.; Wang, Z. Adv. Mater. 2019, 31, 1807568. Liu, X.; Zhu, Y.; Wang, H. J. Mater. Chem. A 2020, 8, 8908-8917. Kim, H.; Lee, S.; Park, J. J. Mater. Sci. Technol. 2021, 37, 50-58.

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