设计(论文)的基本内容：

1、采用LBL和CBD方法在聚酰亚胺基底和单晶硅基底上制备1-4层PE/TiO2 纳米层状复合薄膜，讨论其最优的制备工艺参数条件，并测量制备出的复合薄膜厚度。

2、利用悬臂梁疲劳弯曲实验测量制备的四层PE/TiO2纳米复合薄膜的疲劳极限对应的应变值；采用纳米压痕测试方法测量其硬度和弹性模量；采用简支梁弯曲方法测量其裂纹临界开裂应变值，并计算其断裂功。

本实验旨在模仿贝壳的结构特征，使用聚电解质PE代替生物有机蛋白质层，TiO2 代替无机矿物质层，分别制备出以聚酰亚胺和硅为基底的([PEI/PSS/(PAH/PSS)2]/TiO2)n 仿贝壳材料，以一个有机/无机双层为一个循环单元，分别制备循环1-4层的PE/TiO2纳米层状复合材料，并研究其力学性能。

实验对制备工艺进行了优化研究；采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜（TEM）等手段对复合薄膜的形貌进行了表征与分析；并使用纳米压痕仪研究了复合薄膜的力学性能。得出以下主要结论：

(1)采用层层（LBL）自组装和化学浴（CBD）方法成功地在聚酰亚胺基底和单晶硅基底上制备了PE/TiO2纳米层状复合薄膜，优化的工艺参数为：盐酸摩尔浓度为25 mmol/L是TiO2无机层溶液的最适宜条件，此时pH值为1.3。制备出的复合薄膜厚度为~ 290 nm，其中PE层厚度约为15~20 nm，TiO2层厚度约为50~55 nm，纳米晶TiO2晶粒尺寸约为5 nm。

(2)利用悬臂梁弯曲疲劳实验测出聚酰亚胺基底制备的四层PE/TiO2纳米复合薄膜的疲劳极限对应的应变值为0.0853%。

(3)采用纳米压痕测试方法测量四层PE/TiO2纳米复合薄膜硬度为1.38 GPa，弹性模量为16.55 GPa；采用简支梁弯曲方法测量了四层PE/TiO2纳米层状复合薄膜的裂纹临界开裂应变值i =0.65%，经计算其断裂功为1.32 J/m2。

本论文研究的主要内容

(1)采用LBL和CBD方法在聚酰亚胺基底和单晶硅基底上分别制备出1-4层PE/TiO2 纳米层状复合薄膜，经过系统的工艺研究，获得最优的制备工艺参数，并对所制备的复合薄膜进行表征与分析。

(2)利用聚酰亚胺基底上的四层PE/TiO2纳米复合薄膜，采用悬臂梁疲劳弯曲实验进行疲劳性能研究。

(3)采用纳米压痕测试方法测量四层PE/TiO2纳米复合薄膜硬度和弹性模量。

(4)采用简支梁弯曲方法测量四层PE/TiO2纳米层状复合薄膜的裂纹临界开裂应变值，并计算其断裂功。

本实验采用层层自组装技术(LBL)和化学浴沉积方法(CBD)分别在聚酰亚胺基底和(100)取向单晶硅基底上成功制备了 PE/TiO2 纳米层状复合薄膜。实验对制备工艺进行了研究优化；采用激光共聚焦显微镜(LSCM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对复合薄膜的形貌进行了分析；并使用纳米压痕测试对复合薄膜的力学性能进行了分析研究， 得出以下主要结论：

(1)采用LBL和CBD方法成功地在聚酰亚胺基底和单晶硅基底上制备了PE/TiO2纳米层状复合薄膜，其最佳制备工艺参数为：无机层沉积时盐酸物质的量浓度为25 mmol/L 是无机层溶液的最适宜条件，此时pH值为1.3。所制备的四层复合薄膜厚度为~290 nm， 其中PE层厚度约为15~20 nm，TiO2层厚度约为50~55 nm，纳米晶TiO2晶粒尺寸约为5 nm。

(2)利用悬臂梁疲劳弯曲实验测出聚酰亚胺基底制备的四层PE/TiO2纳米复合薄膜的疲劳极限对应的应变值为0.0853%。

(3)采用纳米压痕测试方法测量PE/TiO2纳米复合薄膜硬度为1.38 GPa，弹性模量为

16.55 GPa；采用简支梁弯曲方法测量了四层PE/TiO2纳米层状复合薄膜的裂纹临界开裂应变值i =0.65%，经计算其断裂功为1.32 J/m2。