用于人体运动姿态监测基于IL@PDMS复合膜的摩擦电纳米发电机

摩擦电纳米发电机(TENG)在自供电可穿戴领域得到了广泛关注,通过材料修饰及制备工艺优化可实现对人体运动姿态的监测。研制了一种可用于人体运动姿态监测的TENG。一方面基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)引入高介电性离子液体(IL),制备了IL@PDMS复合膜作为摩擦层,有效提高了摩擦电输出性能;另一方面,基于光刻微电子机械系统(MEMS)工艺及模板转移技术对IL@PDMS复合膜表面进行金字塔微结构修饰,实现摩擦效应的增强。与纯PDMS膜相比,IL的引入可使摩擦电输出电流及输出电压分别提高近4倍和6倍;另外,表面微结构的修饰也使得输出电流及输出电压分别提升近1.5倍和0.7倍。此外,当工作10 000个周期后,摩擦电输出性能仍保持不变。实验表明,当将IL@PDMS-TENG贴附在手指上时,实现了对人体运动姿态的有效监测。该研究为可穿戴人体运动传感器提供了新的技术路径及应用前景。

无线传感网LEACH协议的改进方法

为解决传统LEACH(Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy)协议网络节点能量消耗高、存活数量少和生存寿命短等问题,提出了一种LEACH-AD改进方案。该算法引入最优簇头比率P值、加入距离因子、剩余能量因子和密度因子等因素更新的阈值公式进行分簇以及簇间的传输。实验结果表明,改进后的LEACH-AD协议在首个死亡节点、10%死亡节点以及全部死亡节点分别比原LEACH协议延长138轮、195轮、628轮。在能量消耗方面比原LEACH协议多持续了631轮,改进后的路由协议减少了网络节点的能量消耗量,从而有效延长了无线网络与传感节点的工作时间,这对无线监测系统的研究与开发意义重大。

基于CC1101的射频电路优化设计与实现

射频电路优化设计是保证射频通信系统高可靠、低功耗、远距离数据传输的重要手段。针对商用CC1101射频电路传输距离短和丢包率高的问题,通过高频电磁仿真软件ADS(Advanced Design System)对CC1101射频电路中阻抗变换器、滤波器和射频全链路进行仿真优化,根据仿真结果调整元器件,并测试了改版CC1101射频电路的传输距离和数据包接收率。结果表明,优化后射频电路阻抗(115+j42Ω)更接近目标差分阻抗(116+j41Ω),回波损耗提高11 d B,插入损耗减少0.6 d B,稳定传输距离提升30 m,在传输距离为60 m时数据接收率提高33.6%。

基于eMMC的车载振动测试嵌入式循环存储技术

振动测试是评价装甲车辆整车性能的重要手段,典型综合工况振动测试周期长、数据量大。常规测试设备存储空间有限,直接影响测试数据完整性和测试设备长期运行可靠性。针对该问题,提出一种以内嵌式多媒体存储卡(eMMC)为存储介质的振动数据循环存储技术,结合存储芯片与FatFs(file allocation table file system)文件系统特性,将测试数据保存为具有高效有序存储与被检索功能的文件;并通过自研循环存储算法,实现对振动测试数据文件存储空间的动态管理。经稳定性测试及现场试验证明,所研究的循环存储技术写入速度可达7.52 Mb/s,可保证存储数据的完整性和测试设备长时间稳定运行。

轮腿机器人发展与研究综述

随着移动机器人在环境勘探、工业生产、航空航天、物流运输等领域的应用越来越多,对移动机器人的环境适应能力和移动能力提出了更高的要求。轮腿机器人结合了轮式机器人移动速度快、能源利用率高和腿式机器人灵活性高、适应能力强等优点,具有广阔的研究和发展空间。结合轮腿机器人国内外发展现状,介绍了轮腿机器人的四种机械结构:独立式、轮步式、可变式和复合式,阐述了轮腿机器人的驱动方式,分析了轮腿机器人路径规划的方法,最后对轮腿机器人的未来发展进行了展望。

高深宽比硅基微纳结构制造方法及其应用

三维高深宽比硅基结构是基于微纳制造技术的功能载体或执行机构。其由于小尺寸特征而获得特殊的微纳效应,具有灵敏度高、分辨率高、噪声低、位移量小等特点,在光电、生物、微能源和集成互连等技术领域具有广泛应用前景。主要分析了高深宽比硅基微纳结构的种类及特点;系统综述了该结构的制造方法及国内外研究现状;详细描述了不同外形特征结构的应用领域;从工艺标准、建模仿真、批量生产等方面讨论了高深宽比硅基微纳结构制造存在的技术瓶颈问题,并对高深宽比硅基微纳结构的可靠制造与发展趋势进行了展望。

溅射功率对HfO2薄膜结构及电学性能的影响

采用射频磁控溅射法分别在不同溅射功率下制备了Hf O2薄膜,基于该组薄膜实现了金属-绝缘体-金属(MIM)电容器原型器件。采用Raman、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱学(XPS)和电学测试仪等分析手段,研究了溅射功率对薄膜微结构和电学特性的影响。测试结果表明,随着溅射功率的增加,HfO_2薄膜由无定形态向单斜晶相转化、颗粒尺寸逐渐增大、Hf—O键结合度增强,由于提高溅射功率导致了薄膜晶化、团簇和Hf—O结合能减小,使MIM电容器击穿电压降低,漏电流呈现先降后增。结果表明溅射功率为150 W时,HfO_2薄膜获得较好的电学性能。

基于人文关怀的高校思想政治教育工作探析

从思想政治教育的自身发展、落实科学发展观和构建和谐校园等三个方面论述了在高校思想政治教育工作中实施人文关怀的必要性,并在此基础上提出通过从价值理念、教育革新两方面贯彻人文关怀来实现以人文关怀为基础的高校思想政治教育。

基于扭摆法的弹体转动惯量测量系统及误差分析

介绍了一种用于测量弹体转动惯量的系统,该测量系统利用扭摆机构、光电传感器提取摆动周期信息,由计算机组成的测量系统进行数据处理。阐述了系统的工作原理,推导了所需的计算公式,分析了产生测量误差的因素,进行了定量精度分析,并给出综合结论。

微型智能电子密码锁设计

介绍了一种微型智能电子密码锁设计过程,该电子密码锁具有密码判断,密码修改,密码掉电存储等优点,本文详细阐述了该电子密码锁的电路设计原理和具体实现过程。

基于阻尼分析的转动惯量测量研究

提出一种用于测量不规则物体转动惯量的系统,该测量系统采用扭摆机构、光电传感器提取摆动周期信息,并对测量值进行详细分析和计算。文章从阻尼分析出发,介绍了扭摆机构振动模型的工作原理,阐述了3种阻尼情况,并导出了转动惯量的求解公式。

3D MIM电容器原子层沉积可控生长及电学性能

为提高电容器的比电容,设计了基于三维（3D）结构的金属-绝缘体-金属（MIM）电容器。采用原子层沉积（ALD）技术制备电容器功能薄膜层,通过建立3D结构原子层沉积理论模型,拟合得到了原子层沉积过程中薄膜覆盖率与3D结构之间的依赖关系。基于该模型优化了工艺参数,制备了不同介质层厚度的电容器,并对器件进行了C-V和I-V特性测试,得到电容器击穿场强和介电常数均值分别为6.68 MV/cm和7.95。同时,制备的3D MIM电容器的比电容达到212.5 fF/μm2,相比常规平面电容器,其电容密度提高了一个数量级。且该电容器击穿场强和介电常数与薄膜厚度之间具有良好的线性关系,表明理论模型合理,实现了基于3D结构的原子层沉积薄膜可控生长。

基于四螺旋梁-质量块的MEMS压电能量采集器

设计了一种四螺旋悬臂梁-质量块结构的压电能量采集器,将环境振动能转换为电能。采用有限元分析软件（COMSOL Multiphysics）建立结构模型,仿真结构固有频率,计算不同振动频率下器件的位移、应力、应变和电势以及不同加速度下的电压输出,仿真得到结构的一阶谐振频率为102 Hz,为后期测试提供指导。利用溶胶-凝胶工艺完成锆钛酸铅（PZT）压电薄膜的制备,通过微电子机械系统（MEMS）工艺和引线键合工艺完成器件结构制造,将四个螺旋梁上的压电单元串联以实现输出最大化。性能测试结果表明：器件固有频率为110 Hz,输出电压随加速度的增大而线性增大,3g加速度下输出电压峰峰值为140 m V。

三维硅基电容器W薄膜电极特性及影响

设计了一种三维（3D）硅基电容器,采用原子层沉积（ALD）技术制备了钨（W）薄膜电极。通过X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和电学分析仪对薄膜进行表征,研究了W薄膜电学性能的影响因素和作用机制。XPS测试结果表明,W薄膜组分主要为W—W键金属态,测得其电阻率为77μΩ·cm,达到现有技术水平。由晶相分析可知,原子层沉积W薄膜是多晶相,且两端电极薄膜中均存在α-W和β-W两种晶相,其中,β-W相是导致电阻率升高的主要因素。最后,对电容器进行了C-V和I-V测试,结果表明,对于3D电容器,所制备的W薄膜电极具有良好的电学性能。

MEMS超级电容器研究进展

基于微机电系统(Micro-electro-mechanical systems,MEMS)技术的微型超级电容器是一种以微纳米结构形式实现储能的微型能量存储器件,具有高比容量、高储能密度和高抗过载能力等特点,在MEMS微电源系统、引信系统以及物联网等技术领域具有广泛的应用前景。分析了超级电容器的基本原理和种类,系统综述了MEMS超级电容器的国内外研究现状,重点讨论了基于MEMS加工技术的超级电容器制造方法和优势,从材料、结构设计、加工工艺方面分析了MEMS超级电容器存在的技术瓶颈问题,并展望了其未来的发展趋势和应用需求。

原子层沉积制备TiN薄膜对三维MIM电容器的影响

基于原子层沉积技术和高深宽比硅微基础结构,分别选用W、TiN和Al_2O_3作为电极层、缓冲层和介质层,实现了两种三维MIM电容器.采用SEM、XRD、XPS和电学测试仪等分析手段,重点研究原子层沉积技术所制备的TiN薄膜特性及其对MIM电容器的影响.结果表明:无定型TiN薄膜具有良好的化学计量比和导电特性,其应力缓冲作用增加了电容器金属与介质层间的粘附性,且提高电容器容值达8.3%.

原子层沉积制备氮化钛薄膜及其表征

宽禁带半导体TiN作为扩散阻挡层以及场效应管的门电极在集成电路中发挥重要作用。通过原子层沉积（atomic layer deposition，ALD）技术沉积不同循环次数TiN薄膜，采用四探针测试仪、台阶仪、扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）对薄膜进行了表征，确定了薄膜电阻率、生长速率、表面粗糙度与工艺条件的依赖关系。实验结果表明，ALD可实现膜厚精确控制、大面积均匀性优异、电阻率较小的薄膜制造，沉积薄膜的最小粗糙度为0．101nm，电阻率为5μΩ·cm，薄膜稳定生长速率为0．025nm／cycle。

AZ4620光刻胶掩膜的氮化硅图形化工艺

以薄膜体声波谐振器(FBAR)的背腔刻蚀为研究背景,研究了光刻工艺参数设置与光刻图形转移效果的关系。分析了紫外曝光剂量大小对光刻图形面积和边角曲率的影响,优化得到最佳工艺流程,以AZ4620光刻胶为掩膜实现了氮化硅的湿法刻蚀。实验结果表明,曝光剂量为60 mJ、显影时间60 s时,曝光图形化质量最佳;随着氮化硅刻蚀液温度的升高,湿法刻蚀速率不断增大,温度过高导致光刻胶被破坏而不能起到掩膜作用,60℃时刻蚀速率为109.5 nm/min,得到了边线规整、底部平整的微结构。刻蚀后表面分子喇曼位移为单晶硅的波峰(519.354 cm^(-1)),证实氮化硅被完全去除,为氮化硅作掩膜的单晶硅湿法刻蚀提供了一种有效途径。

复合微能源采集器研究进展及其应用

微能源采集技术是一门新兴的能源技术,受到国内外学者的广泛关注.近年来,随着电子产品功耗的逐步降低,采集环境能源为这些电子产品供电是解决目前电池供电持久性差、环境污染等难题的最佳方式.根据其工作原理的不同采集器可分为电磁式发电机、压电纳米发电机、摩擦纳米发电机等几类.单一换能机制的器件受制于其转换效率,无法实现对能量的最大转换.复合式发电机通过不同换能方式的一体化高度集成,实现对输出性能的提升,具有良好的应用前景.本文综述了近年来不同类型复合式发电机的研究现状,阐述了其工作原理及实际应用,对研究复合式微能源采集器具有一定参考价值.

电子信息化对化学化工教学的影响及对策初探

电子信息产业是全球最大的产业部门,其发展给化学化工教育教学带来了巨大的机遇与挑战。文章首先简析了电子信息化给化学化工教育带来的挑战和机遇,重点阐述了化学化工教育面对电子信息产业挑战的应对之道,即更立培养目标、更新培养方案、建构新的化学化工课程与教材体系和锻造新的理论与实践一体的立体化教育教学模式。