基于TracePro的三维微结构同位素光源仿真研究

为了进一步提高同位素光源的光输出和辐光转换效率,采用Tracepro对同位素光源的三维微结构进行了设计及光学仿真,得到了三维微结构的形状、排列数量等因素对发光层辐照度分布、光线轨迹的影响。结果表明,随着三维微结构阵列数的增加,相互之间影响先增强后逐渐减弱,辐照度逐渐趋向于饱和,说明三维纳米柱发光柱之间并不是简单的堆叠,而是起到相互增强的作用,从而提高了辐照度。在同位素光源的有限空间范围内,辐照均匀性近似呈现于正方形等高分布,且光强在整个光源空间范围的均匀对称分布。

SXR-CT技术应用研究烧结陶瓷三维微结构拓扑形貌

借助同步辐射硬X射线高强度 ,强穿透 ,高分辨和天然准直性的特性 ,应用卷积反投影重建算法实现CT三维重建技术 ,简称SXR CT(SynchrotronX RayComputedTomography) ,研究了氧化物陶瓷烧结体残余孔隙的三维拓扑微结构。同时量化计算了样品的孔隙率和密度 。

逐层微细电阻滑焊工艺制备三维微结构

采用飞秒激光切割和微细电阻滑焊组合的方法制备了高深宽比的三维微结构。为了提高每层二维微结构的叠加精度和连接强度,用逐层微细电阻滑焊对每层二维微结构进行滑焊以获得较好的工艺参数。对上述工艺参数所制备的微结构进行了抗剪切能力测试,测试结果显示:随着滑焊放电次数的增加,微结构的极限剪切力由8.04N逐渐增加至65.97N。而后,通过能量分散光谱仪(EDS)对电极的沉积效应进行了研究。最后,在120mW的飞秒激光,50μm/s的切割速度,0.21V的焊接电压,0.2MPa的焊接压强,100ms的预压时间,10ms的焊接时间以及160次的滑焊放电次数等工艺参数下制备了基本尺寸为50μm×50μm的微方孔阵列以及微齿轮结构。实验结果表明:通过逐层微细电阻滑焊制备的微结构表面质量良好,各层微结构之间叠加较好,显示逐层微细电阻滑焊可以较好地保证三维微结构中各层二维微结构的连接强度和叠层精度。

双光子三维微结构快速制备技术

建立了一种利用双光子聚合技术快速制备三维微结构的方法,并对加工分辨率进行了研究。通过对高速扫描原理的研究,提出了采用二维振镜与一维压电微移动台相结合,利用跳跃和扫描协同的运动模式,以段段扫描方式进行三维微结构加工的系统来提高其加工速度。实验制备千里马和具有木堆结构的三维光子晶体结构说明,采用上述扫描方式可使其加工速度较点点扫描方式提高10倍至1000倍。实验结果表明,使用一定的激光功率时,其加工分辨率随曝光时间减小而显著提高,实验得到了50 nm的线宽分辨率,超过文献报道的100 nm的最高值。研究还表明,上述加工方法可实现激光三维微结构的快速制备并具有高分辨率加工的特点。

偶氮苯聚合物膜的光致高密度存储及其三维微结构的研究

设计、合成及表征了一种偶氮苯聚合物(PGMAA 20)。研究了该偶氮苯聚合物薄膜中的高密度光学存储和三维微结构,并成功地将20套光栅储存在样品中同一个点上,储存密度是已报道的两倍;用简单的2波混频光路在该材料中刻写出长方格子和六角星型的微结构,在制作多重不同周期不同角度的高密度光栅结构的实验过程中,观察到不同周期光栅的刻写顺序对整个微结构形成的最终结果具有决定性的影响。

氩离子激光固化环氧树脂制作三维微结构

Visible light curable photoresist consisting of epoxy resin Epon SU8 and iron arene photo initiator Irgacure 261 was used to fabricate three dimensional microstructure by means of three dimensional holographic lithography technique. Argon ion laser with wavelength of 488 nm was used as light source in the experiments. Field emission microscope diagram showed the formation of three dimensional microstructure. It was found that the amount of photo initiator, the laser intensity and the exposure time are the key factors to obtain well defined three dimensional microstructure.

基于飞秒激光的光纤三维微结构制备研究

为适应新型光纤传感器件的需要,进行了飞秒激光在石英光纤材料上制备三维微结构的工艺探讨。实验结果表明,光纤的烧蚀阈值约为1.5 J/cm2,烧蚀孔的深度与能量对数基本上符合线性关系。在一定条件下,适当的增加激光能量有利于改善微孔的垂直度。理论分析了锥孔和直孔的成形机理,探讨了微孔内壁形貌的形成机制和加工过程中光纤背面出现的崩碎现象。采用适当的加工工艺,试制了光纤F-P腔、光纤端部悬臂梁等三维微结构。

微机械系统三维微结构的激光加工技术

介绍了激光掩模投影直刻技术，聚焦激光束光栅扫描技术及激光辅助化学气相沉积等在微机械加工技术中的应用。

用规整膜板对砷化镓的三维微结构图形加工刻蚀

以微齿轮图形结构作为规整模板 ,用约束刻蚀剂层技术对GaAs样品表面进行了加工刻蚀 .在有捕捉剂H3AsO3存在的情况下 ,规则微齿轮图形能够很好地在样品表面复制 .刻蚀结果与没有捕捉剂存在时的刻蚀结果做了比较 .另外还测试了不同方法制得膜板的性能 ,初步探讨了电化学模板的制作工艺 .

三维微结构制作现状与进展

随着微机电系统(MEMS)的深入研究和快速发展,三维微细加工技术对于微机电的开发和生产具有非常重要的意义。详细介绍了现阶段三维微结构各种制作方法和工艺技术,分析了其原理和特点,比较了各种方法的优劣;讨论了三维微结构开发现状及有待解决的关键技术,综述了利用电子束曝光技术进行三维微结构制作的应用现状并指出了其发展前景。

聚乳酸三维微结构条件下人神经母细胞瘤细胞电压依从式钙通道的功能响应性

以紫外光光刻、硅蚀刻及软光刻技术制备了聚乳酸(poly-L-lactide,PLLA)三维微小凹图式,考察人神经母细胞瘤细胞(SH-SY5Y)在微小凹结构上的生长与分布行为。以共聚焦显微技术结合钙离子荧光染料Calcium Green-1,AM评价SH-SY5Y细胞在PLLA三维微小凹图式和平面基底上电压依从式钙离子通道(VGCCs)的功能响应性。实验发现,分布在微小凹顶部的细胞为二维生长方式,凹内侧壁的为三维生长方式,凹内底部的为边界二维生长方式;以50 mmol/L高钾溶液去极化刺激发现,三维及边界二维细胞VGCCs阳性响应比率为75%和81%,较平面培养的91.2%明显降低。上述结果表明,PLLA三维微结构及细胞生长行为是影响SH-SY5Y细胞VGCCs功能响应性的重要因素,微小凹图式是模拟神经细胞三维生长环境进而构建三维细胞生物传感器的有效途径。

无掩模定域性电沉积三维微结构的仿真研究

为研究基于喷射状态的无掩模定域性电沉积的最佳工艺参数,采用COMSOL Multiphysics仿真软件和实验研究无掩模定域性电沉积三维微结构过程中电流密度、极间距、脉冲占空比对沉积部件表面形貌和沉积速率的影响。结果表明,电流密度对沉积部件形貌、晶粒尺寸、内部气孔和沉积速率有很大影响,当电流密度超过4.5 A/dm^2,表面形貌和气孔急剧变差;占空比越小,定域性越好,沉积的圆柱直径越小,极间距为5μm时,可得到均匀的沉积层。通过正交实验优化得到的工艺参数为:电流密度3.5 A/dm^2,极间距5μm,占空比10%。

硅和玻璃片基上的三维微结构对乳腺癌MCF-7细胞生长的影响

目的研究硅和玻璃片基上的三维微结构对乳腺癌MCF-7细胞生长的影响。方法采用SU-8光刻胶光刻微加工技术在硅和玻璃片基表面制造沟槽、五角星、齿轮状3种三维微结构,与乳腺癌MCF-7细胞共培养,用倒置显微镜与扫描电镜观察三维微结构对肿瘤细胞的形态、分布、生长的影响,采用MTT法分析三维微结构对肿瘤细胞增殖的影响,用流式细胞仪分析凋亡细胞。结果成功制作微米尺度带有不同深宽比的沟槽、五角星、齿轮。显微镜观察显示,MCF-7细胞喜欢在微结构的深槽中生长,特别是边角部位,而微结构的顶部及周边部位细胞非常少;悬浮细胞呈圆形且较多,作为对照的硅片基表面细胞分布稀疏,轻轻晃动后,细胞上浮;而玻璃片基表面对照细胞分布浓密,呈梭形,悬浮细胞很少。MTT分析显示,随着培养时间的增加,玻璃片基与硅片基微结构中细胞增殖抑制率增加显著(P<0.05,P<0.01)。流式细胞仪分析显示,随着培养时间增加,玻璃片基与硅片基上的微结构诱导的凋亡细胞率增加显著(P<0.05,P<0.01)。结论在微米尺度带有不同深宽比的沟槽、五角星、齿轮微结构能够抑制MCF-7细胞的生长,并诱导细胞凋亡。此现象在肿瘤治疗方面具有潜在的应用价值。

基于三维微结构的微流控芯片

微流控领域自二十世纪末诞生以来,凭借其高效率、低消耗的技术优势,在生命科学、化学合成和环境监测等领域显示出了巨大的应用前景。为了改良微流控芯片的进一步作用,使得优势更加明显,对微流控芯片沟道内表面进行改造,在沟道的内表面构筑一些纳米结构。该文研究的主要内容是在有抗腐蚀涂层的情况下,玻璃刻蚀液对玻璃在不同的时间下所刻蚀出的三维结构的区别,即纳米结构的尺寸差异。不同尺寸的纳米结构对细胞的富集能力不同,找出最适合的三维结构并制作出微流控芯片。结果表明在有纳米结构修饰比没有纳米结构修饰的微流控芯片对细胞富集效率高。

利用NanoScribe制作三维微结构材料及其相关物理性质的模拟

本文介绍了一种利用材料双光子吸收效应进行三维微结构加工的新型三维微结构加工技术,并对其原理进行了阐释.并在总结实验经验的基础上,对于一个简单的FFT模型(Four-Foot Table Model)进行了双光子三维微结构材料的光刻制作,并用三维电磁场仿真软件CST对结果进行了模拟.

三维微结构的光致弯曲

美国麻省阿默斯特大学Ryan Hayward和Christian Santangelo研究小组的研究人员证明，利用半色调凝胶光刻法和紫外线，通过光转移可以将网点转移到平直的聚合物凝胶片上。凝胶随着温度的变化而膨胀、收缩。被转移的网点改变了溶胀量，导致内部产生应力，而内部应力又在材料向胶片平面外弯曲的过程中减弱（见《科学》第335期，2012年1月）。

理化所pH响应型可设计蛋白质基三维微结构研究取得新进展

微纳尺度的可控刺激响应生物基材料微结构对生物医药领域具有重要意义。尤其是具有精确定义的几何形貌和可重复性好的智能响应型微尺度结构与器件一直是科研人员研究的热点。双光子聚合微纳加工作为一门新兴的微纳加工技术,为高精细三维微尺度结构的制备提供了有力工具,并可保证微尺度结构的几何形貌和制备可重复性。

中科院宁波材料所在金属三维微结构研究取得进展

随着现代工业和高技术产业快速发展，器件小型化成为未来的发展趋势。增材制造（3D打印）作为近三十年来全球先进制造领域的一项新型数字化成型制造技术，在快速成型、精确定位、直接构筑传统加工技术无法实现的高深宽比复杂三维结构，远优于现有微器件加工技术。但商业化增材制造设备在打印精度（在0．1mm量级）和特征尺度（如高深宽比）方面尚无法用于微纳器件的直接制造。因此，开发具有高精度、高效率和多材质的3D微纳打印技术是未来增材制造的主要发展趋势。

用于三维微结构可视化测量的数字全息显微术研究

完成情况简介：通过理论和实验，分析了影响微小物体数字全息图记录和再现分辨率的主要因素．提出并实验验证了多种改善数字全息再现像质量的有效技术途径，

无掩模定域性电沉积三维微结构的工艺研究

在无掩模定域性电沉积增材制造三维金属微结构的工艺试验过程中,针对成型质量、速度与可重复性的基本要求,采用控制单一变量法和正交实验法研究了极间电压、脉冲占空比、极间距等主要工艺参数对实验结果的影响。研究结果表明:极间电压的大小对微区域电沉积速率一致性、脉冲电流占空比对微沉积速率大小、极间距大小对微沉积区域电场线分布均有不同程度的影响。通过正交实验优化得到的工艺参数为:极间电压2 V、脉冲电流占空比0.4、极间距20μm、脉冲频率2 kHz,三坐标工作台X和Y轴移动速度均为1μm/s、Z轴移动速度5μm/s。通过优化工艺参数取得较好的沉积效果,沉积速率可达300μm^3/s,获得的镍质简单三维微结构,最大深宽比12:1。