微机械纳米接触连续方法的建模和计算

为解决微机械中"微碰撞"、"纳米接触"问题,建立了纳米接触的刚性球-面模型,根据Hamaker3个假设和Lennard Jones势,利用连续方法推导出球同平面第1和第N层原子之间的作用力表达式,仿真出粘着力同原子层之间的关系,得出影响纳米接触的主要原子为接触区域少数几层原子的结论,从而为纳米接触、纳米摩擦的进一步研究提供理论基础.

微机械弹性纳米接触问题的建模与计算

针对Bradley方程和刚性纳米接触模型在处理微机械纳米接触问题中的不足,基于Lennard-Jones势能定律将组成两接触球体的原子之间的粘着力等效为两球体表面所受的分布作用力,并根据经典弹性理论建立了一种新型的两球体弹性纳米接触模型.该模型可以同时得到两球面轮廓随间距的变形过程及两球体间的粘着力和表面变形量随间距的变化规律,并且与现有的由原子力显微镜扫描实验所得到的结论相一致.

微机械纳米接触原子层数的连续方法研究

为解决微机械中“微碰撞”、“纳米接触”问题 ,建立了纳米接触的刚性球 -面模型。根据 Ham aker三个假设和L ennard- Jones势 ,利用连续方法推导出球同平面第一和第 N层原子之间的作用力表达式 ,仿真出粘着力同原子层之间的关系 ,得出影响纳米接触的主要原子为接触区域少数几层原子的结论 ,从而为纳米接触。

数字微镜纳米接触粘着力研究

针对由于尺寸效应导致粘着力对微电子机械性能影响的问题,建立了数字微镜的弹性片同基底之间纳米接触的物理模型。根据Hamaker三个假设和Lennard-Jones势理论,用连续方法推导出弹性片同基底之间粘着力的力学模型,并得到数值结果。仿真出粘着力同接触间距以及弹性变形的关系,数值结果和仿真结果同相关实验一致,从而得出粘着力在微电子机械中不可忽略的结论,为纳米碰撞及纳米摩擦、纳米接触的进一步研究提供了理论基础。

纳米接触行为的三维多尺度数值模拟

应用分子动力学与有限元耦合的桥域多尺度算法,模拟三维刚性球形压头与光滑基体表面的纳米尺度接触行为,并与全原子分子模拟结果比较.考察在一定载荷下的系统弛豫行为、两种模型桥接区位移和应力的连续性、法向力和接触面积随压头位移变化等,结果表明:一定外载荷下,桥域多尺度算法能较快达到平衡状态,且压头的振荡幅度更小,系统初始温度为0 K时该算法的相对误差最小.在准静态加载过程中,该算法能够将原子区的位移、应力等连续的过渡到连续介质区,具有较好的耦合效果;法向力-压头位移和接触半径-压头位移曲线几乎与分子模拟结果重合,表明算法具有较高的计算精度.

纳米接触问题的连续方法建模与计算

针对微电子机械系统中的“微碰撞”、“微接触”、“纳米摩擦”等现象,根据Hamaker3个假设和经典弹性理论,采用连续介质力学方法,建立了球-球、球-面接触的弹性物理模型;给出了粘着力引起的球-球、球-面间接触半径的计算方法;指出在分析计算与微观接触有关的问题时必须考虑粘着力。从而为纳米接触、纳米摩擦的进一步研究提供理论基础。

弹性纳米接触的研究方法

微电子机械系统(MEMS)领域飞速发展,考虑到关于其失效机理的研究远远落后于现实生活对其产品的需求.制约了MEMS技术的发展。重点介绍了几种用连续介质的方法对纳米接触问题的进行研究的典型方法,以及各种方法的理论来源和适用范围。对MEMS接触问题的进一步研究提出了具体的看法。

一种考虑表层原子结构的纳米接触近距离分子间作用计算方法

接触粘着是MEMS失效的主要原因之一.基于Hamaker三假设用连续方法进行纳米接触仿真是一种高效的近似方法.然而,由于没有考虑物体表层的微观结构,连续方法只能讨论较远距离的引力.通过改进,提出了一种考虑表面原子结构对粘着计算的数值方法,改进后的方法在较近距离上有着更高的精度,且可以用以讨论斥力.该方法对于MEMS的设计具有一定指导意义.

纳米接触问题的多尺度模拟(英文)

使用准连续介质法模拟了镍楔形光滑压头与光滑/多粗糙峰铜基体之间的多尺度纳米接触过程,研究了两模型接触过程中位移—载荷、位移—接触面积关系和基体的变形机制.结果显示粗糙峰能有效地减小粘着力,粗糙峰对接触的初始阶段影响大,该阶段的变形主要为粗糙峰的变形.随着压头位移的增加,粗糙峰对载荷和纳米接触问题的影响也随之逐渐减小.

脉冲电源制作镍纳米接触及其BMR效应

通过不同电源制作结果的比较,我们发现采用高频脉冲电流源并在电沉积过程中施加磁场的方法,制作镍纳米接触.这样制备的样品其弹道磁电阻(BMR)更加明显稳定,成功率也得以大幅提高.在所测样品中BMR值最大可达13 500%,而在保存2个月后个别样品BMR依然明显稳定,这些为镍纳米接触BMR效应的研究和应用提供了必要条件.

最新实验证实：磁纳米接触可使自旋波“繁殖”

瑞典科学家首次通过实验证实，10年前科学家提出的磁性纳米接触会让纳米尺度的自旋波“繁殖”这一理论与观察结果吻合。科学家们表示，最新研究表明，未来，纳米尺度的自旋波在手机和无线网络等诸多方面可取代微波，基于自旋波理论研制出的元件也更小、更便宜、资源消耗更少。相关研究发表于《自然－纳米技术》杂志上。

实验证实：磁纳米接触可使自旋波“繁殖”

据美国物理学家组织网报道，瑞典科学家首次通过实验证实，10年前科学家提出的磁性纳米接触会让纳米尺度的自旋波“繁殖”这一理论与观察结果吻合。科学家们表示，最新研究表明，未来，纳米尺度的自旋波在手机和无线网络等诸多方面可取代微波，基于自旋波理论研制出的元件也更小、更便宜、资源消耗更少。相关研究发表于《自然·纳米技术》杂志上。

掺磷纳米硅薄膜的制备及介观力学性质与介观接触电阻的研究

采用PECVD法制备的纳米硅薄膜是一种具有特殊性能的人工材料。它是由大量具有纳米量级的硅微晶粒构成,纳米硅晶粒镶嵌在由非晶硅构成网络中,其晶粒所占的体积百分比为XC≈50%,从而决定了其特有的性质。本文通过严格控制薄膜生长的工艺参数,得到了掺磷纳米硅薄膜,并通过原位纳米力学电学测试系统对其力学和电学性质进行测试,发现掺磷纳米硅薄膜的纳米硬度为5GPa,而其杨氏模量随着压入深度的增加而增大,其接触电阻与薄膜的结构密切相关。这些属性对于纳米硅薄膜微器件的制备具有重要的参考意义。

纳米接触过程中黏着规律的变化

本文应用大规模分子动力学方法,模拟了两种具有不同粗糙形貌的、刚性球形探头与弹性平面基体之间的纳米尺度接触,计算了探头与基体之间的拉离力和黏着功,研究了接触过程中界面黏着力随载荷的变化规律,分析了接触界面原子的法向应力分布.研究发现,原子级光滑接触的黏着力随着载荷的增大而线性增大,而原子级粗糙接触的黏着力-载荷曲线分为以不同斜率增长的两个阶段.相比于原子级光滑探头,原子级粗糙探头与基体之间具有较小的拉离力和黏着功,却在接触过程中形成了较大的黏着力.因此,拉离力和黏着功不能表征出纳米接触过程中原子吸引作用对界面法向力的贡献大小.

食品接触材料中纳米银迁移行为研究

目的研究纳米银在不同食品模拟液中的迁移情况。方法采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)检测了纳米银保鲜盒中纳米银的含量,比较了微波消解和干法灰化的前处理效果,并研究了不同温度情况下,纳米银食品接触材料在脂肪类(正己烷)、酸性(4%乙酸)、酒精类(65%乙醇)和水性(去离子水)食品模拟液中的迁移行为。结果食品模拟溶液、温度对纳米银的迁移有影响,其中纳米银在脂肪类模拟液中的迁移速度最快,在65%乙醇中迁移速度最慢。由Fick扩散模型,建立了PVC中塑化剂的迁移规律数学模型,得到了模型的重要参数。结论本研究成果能够对食品接触材料中纳米银的安全性评价提供技术支持。

热压烧结制备La混杂纳米复合AgSnO_2电接触合金

利用化学共沉淀和热压烧结等方法制备出纳米复合Ag-SnO2和La掺杂Ag-SnO2触头合金,对合金触头进行物理性能测试、真空耐电压和电弧烧蚀实验,并利用冷场发射扫描电镜(FESEM)对电性能实验前后组织进行分析。结果发现:纳米复合AgSnO2电接触合金保持了制粉时纳米SnO2颗粒的形貌和粒度,尤其是含La掺杂的电接触材料,其氧化物粒度更细,分布更均匀。随氧化物粒度的减小,电接触材料的硬度和电阻率增加、耐电压强度降低、耐电弧烧蚀速率减小。

碳纳米管/金属接触改善方法的研究进展

碳纳米管(CNT)由于其独特结构和优异特性已被广泛用来构筑各种纳米器件.而CNT与电极间的接触在CNT器件中扮演着重要的作用,是器件性能的关键影响因素.采用何种有效的方法来改善CNT与金属电极间的接触一直是CNT器件研究中的一个重要方面.本文综述了近年来CNT/金属接触改善方法的研究进展,结合本课题组的研究对目前有代表性的接触改善方法进行介绍.阐述了各种改善方法的原理和加工工艺,讨论了采用这些方法获得的接触特性和器件性能,并对各方法的特点进行了比较.

Fe掺杂纳米复合Ag-SnO_2电接触材料耐电压性能

利用化学共沉淀和常压烧结等方法制备出纳米复合Ag-SnO2和Fe掺杂Ag-SnO2触头合金,对合金触头进行了耐电压实验和SEM形貌观察。实验结果发现制备的触头合金呈现纳米第二相弥散均匀分布在Ag基体中。纳米复合电接触材料耐电压强度分布比商业用AgSnO2In2O3集中,但平均耐电压强度比商用低9.8%～29.7%。放电后,纳米复合电接触材料表面蚀坑凸凹起伏程度小,烧蚀轻微。

Fe掺杂对纳米复合Ag-SnO_2电接触合金电弧演化行为的影响

应用高速数字摄像机和扫描电镜对纳米复合Ag-SnO2,Fe掺杂的纳米复合Ag-SnO2及商用Ag-SnO2-In2O3电接触合金的电弧演化过程和阴极斑点进行了比较研究。结果显示:空气中电弧的演化过程可以分为起弧、稳定燃烧和衰减3个阶段。Fe掺杂后,纳米复合电接触合金电弧演化过程的形弧时间是商用合金的2倍;对触点表面烧蚀起主要作用的稳定燃烧时间短;电弧弧根对应的阴极斑点数量多、跳动迅速、运动区域大;电弧弧根在阴极表面停留的时间短,热流输入少,使其燃弧后阴极斑点分散,烧蚀轻微,具有较好的耐电弧侵蚀性能。

食品接触用涂料中纳米TiO2向食品模拟液中的迁移研究

近年来纳米TiO2食品接触涂料的使用逐渐引起重视，为保证食品安全，必须对涂料中纳米TiO2迁移进行研究．笔者以纳米TiO2食品接触用涂料为研究对象，研究了纳米TiO2向食品模拟液中的迁移行为．采用微波消解的方式对纳米涂料迁移液进行前处理，使用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP—AES）测定其迁移量，用透射电子显微镜（TEM）对迁移到模拟液中的纳米TiO2进行形貌、尺寸的测定．实验结果表明添加到涂料中的纳米Ti0会迁移至食品模拟液中，不同尺寸的纳米TiO2在不同食品模拟液中的迁移量不同，迁移量随浸泡时间的延长和浸泡温度的升高而增大，迁移后纳米颗粒发生了明显的团聚现象．