溴化银乳剂的合成及其在氢微印中的应用

以银氨溶液和溴化钠为反应物,十六烷基三甲基溴化铵为修饰剂,明胶为稳定剂在不同反应温度和时间下合成溴化银乳剂;研究反应温度和时间对溴化银纯度、颗粒大小及其形貌的影响,且将溴化银用于表征22MnB5钢表面H原子的分布状态。结果表明:合成的溴化银晶体为面心立方结构,纯度高、结晶效果良好;颗粒尺寸随反应温度的升高而增大,形貌随反应时间的增加逐渐接近球形;反应温度为40℃、反应时间为60 min时,合成的球形溴化银平均颗粒尺寸约252 nm,可清晰地表征板条马氏体中H原子的分布状态。

基于微纳米压印的微透镜阵列光学膜制造研究

目的实现裸眼3D显示效果的承印基材是微透镜阵列光学膜,本文旨在研究制造微透镜阵列光学膜的方法及在制造过程中的影响因素。方法采用卷对卷的UV-LED光固化微纳米压印工艺,通过定制化的微纳米压印模具,规模化制造正六角形孔径、蜂窝排布的微透镜阵列光学膜。结果文中所用的PET膜表面粗糙度均方差约为0.083μm,可见光波段的透光率为90%~93%,具有良好的表面平整度和较高的透光率,有利于微透镜阵列的成型制造和光学膜优良光学性能的呈现;UV-LED紫外压印光刻胶具有较低的黏度(250 Pa·s,25℃)、良好的界面性能(接触角为93°)和较小的固化体积收缩率(3.5%),有利于光刻胶对模具凹槽的填充及微透镜阵列的成型和脱模。对于微纳米压印制造过程,要选择合适的压印力,既要确保光刻胶能够充分地填充模具凹槽,又要避免微透镜阵列的结构受挤压变形而导致损坏模具。当压印速度控制在5~7 m/min时,微透镜阵列的复型精度较高且成型质量较为稳定,不会出现气泡缺陷和拉断缺陷。结论卷对卷的UV-LED光固化微纳米压印工艺是一种制造微透镜阵列光学膜行之有效的方法。

超声振动辅助微压印成形及其作用机制

进行了不同条件下的超声振动辅助微压印实验,并利用有限元方法分析了实验结果。结果表明,坯料高度较小时,超声振动能够显著提高微圆柱压印高度,最大增幅为350%。微圆柱压印高度随着超声作用时间的增加而增加,但当超声作用时间超过10 s后,材料达到超声振动条件下的成形极限,继续延长超声作用时间不再有明显的作用。超声表面效应使摩擦因数降低了76.4%,对微圆柱压印高度的增长起到主要作用,贡献率为94.8%,超声体积效应使材料流动应力下降了16.8 MPa,对微圆柱压印高度增长的贡献率仅为5.2%。

常温微压印中抗蚀剂流动的研究及工艺优化

为提高微压印中抗蚀剂的复型精度,利用POLYFLOW,基于流固耦合方法对常温压印过程中抗蚀剂的流动进行了有限元模拟,系统地分析了抗蚀剂的初始厚度,留膜厚度,模具的深宽比,占空比,模具下压速度等因素对抗蚀剂流动填充的影响规律。搭建了压印的可视化实验平台,通过该平台对不同工艺条件(包括抗蚀剂的初始厚度,留膜厚度以及模具的下压速度)及软模具结构(深宽比,占空比)下抗蚀剂的流动填充过程及其填充形貌进行了实时观测,并与数值计算结果进行比较。结果表明,在不影响填充效率的情况下,采用低速下压(≤1μm/s)方式,在占空比>0.375,深宽比<2时,填充度可达到90%以上。仿真和实验验证了优化的压印工艺条件和模具结构。另外,本文还引入了增加模板特征高度预留量的概念,可进一步提高复型精度。

压印成型条件对微透镜结构影响的模拟

利用Polyflow模拟热压印中微结构的充模过程,并以微透镜为例研究了在热压印中高分子材料在微结构充模时,压印温度、压力、速度、孔的大小、基片厚度等物理量变化对微透镜成型结构的影响规律。模拟结果表明,微透镜在成型初期,不同位置的曲率半径不同;随着压印过程的进行,各个位置的曲率半径逐渐减小最终趋于一致;压印速度越快,压印成型时间越短;多孔压印比单孔压印所需的时间要长;同时减小孔间距,孔周围流体速度增加,将影响微透镜成型的均匀性;增加基片厚度对曲率的减小影响甚微,靠增加基片厚度缩短成型时间的效果不太明显。

微区微纳米压印技术及设备

为了实现在大幅面基底上制作微纳结构，开发了一种新型的分布微区微纳米压印技术和相应的设备。介绍了分布微区微纳米压印的技术设想，并以提高压印稳定性和设计可旋转压印头为目标，设计了气动驱动装置和压印头结构。然后，通过实验检测了平台运动精度，并在碳酸聚酯材料上热压印了周期为400nm的光栅。最后，以背光模组用光扩散片为应用实例．介绍了分布微区微纳米压印技术与设备的可能应用领域。实验结果表明，在1m的行程范围上，平台位移精度可达100nm，压印头旋转角度为-90°～90°，压印深度可由加热温度和驱动力大小控制。制作的扩散片厚度为125μm，扩散半径为5mm。微区微纳米压印技术和设备特别适合大幅面光学衍射图像和平板显示器件的微结构制作。

微压印过程中抗蚀剂流动分析

为研究微压印过程中低黏度抗蚀剂流动状态对微压印成形精度的影响,对常温压印过程中抗蚀剂流动进行了有限元分析,系统研究了不同结构的模板占空比、宽厚比等压印工艺条件对抗蚀剂填充的影响,以及抗蚀剂流动对软模具的变形影响,得到了单双峰转换曲线及模具结构对抗蚀剂填充效率的影响曲线,从理论上分析了抗蚀剂流动特性,并进行了实验验证,进一步证明了仿真方法的可行性。

MMI微压印模板的设计与研究

微纳米压印技术作为代替传统光刻的一种新兴技术,有着重要的应用潜力。近年来在直接加工微器件如微流体、微生物器件,特别是在微平面光学器件方面得到了较快的发展。采用微压印法直接加工聚合物微平面光学器件是一个具有实用价值和研究价值的课题。该文首先讨论并选取了聚甲基丙稀酸甲酯(PMMA),研究了聚合物多模干涉(MMI)耦合器器件的微压印模板的设计和加工,讨论了压印模板材料的影响。根据典型基于MMI聚合物分光器件模板的设计实例,由聚合物的光学性能和分光要求,设计出模板的几何尺寸,通过微细加工工艺加工出模板,并给出了初步的热压印实验结果。

微压印中抗蚀剂三维微流场可视化实验研究

为了研究微纳米压印中抗蚀剂的填充行为,采用三维数字离焦微流场测速技术对抗蚀剂内分散的荧光示踪粒子进行粒子离焦图像采集.针对粒子离焦图像的特殊性,提出基于两帧离焦图像的三维粒子跟踪测速(3DPTV)算法.实现了对粒子三维运动轨迹的追踪,构建示踪粒子三维速度场.基于计算流体动力学(CFD)方法建立微压印抗蚀剂填充行为数值计算模型,将可视化实验结果与数值计算结果进行对比,两者吻合较好,证明三维数字离焦微流场测速技术在构建抗蚀剂填充过程微流场中的有效性.

基于分子动力学模拟的类固态等温微热压印过程分析

基于Materials Studio软件,构建类固态等温微热压印体系模具镍与无定形聚合物聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的片层界面模型。根据凝聚态材料的适用性,选取COMPASS分子力场用于热压体系的计算。首先,对微热压印微结构的填充阶段进行模拟和分析,用体系能量随时间由波动逐步趋于稳定和分子密度不断升高并趋于稳定的变化规律来解释热压填充体系的建立过程。其次,对保压松弛阶段进行模拟和分析,并从以下3个微观角度解释了类固态微热压印过程中聚合物的应力松弛现象:(1)PMMA分子链均方回转半径逐渐减小至稳定;(2)速度相关系数迅速衰减并在0附近波动,说明聚合物的内应力衰减并最终趋于稳定;(3)不同温度对均方回转半径与速度相关系数的影响规律。

粘弹性聚合物微压印过程的仿真

为了获得更好的微压印填充效果,采用有限元仿真的方法研究了模具和衬底的几何参数对微压印工艺的影响,建立了聚合物的粘弹性材料模型以及微压印的几何模型.仿真结果表明,在相同的压印时间、压印温度和压印力下,模具的占空比为0.5时,材料对模具腔体的填充率最高为60%,占空比升高或下降都会使得填充率有所下降;模具的深宽比越低模具腔体的填充率越高,模具的深宽比为1时,填充率最高为71%;衬底的深宽比越高填充率越大,衬底深宽比为1.5时,填充率最高为63%.

图型化蛋白质的微接触压印技术研究

化学微结构表面近年来在细胞生物学领域取得了日益广泛的应用,在固体表面图型化生物分子不仅可以控制细胞的黏附和生长,而且能够调节细胞功能。文章采用光刻技术制备印章母版,通过在印章母版上浇注聚二甲基硅氧烷(PDMS)获得软印章,在玻片上制备蛋白质微图型,并分别对经过氧等离子体处理和没有经过氧等离子体处理的PDMS印章其蛋白质压印效果进行了比较。结果表明,经过氧等离子体处理后的PDMS印章在其它参数保持不变的情况下能够明显提高蛋白质图型质量。

PMMA在类固态微热压印过程中冷却速率与松弛速率的规律分析

通过选取若干温度对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)试样进行应力松弛实验,结合实验数据,建立松弛速率-温度(p-T)指数模型,计算不同T下PMMA的p和松弛时间常数(τ);以积分的形式建立起可连续求解的聚合物松弛应力变化率-冷却速率[σ_Δ(t)-v(t)]模型,求解不同v(t)下聚合物的σ_Δ(t),同时进行prism微结构类固态热压印实验,通过比较模型计算结果与微结构复制率,验证σ_Δ(t)-v(t)模型的实用性。结果表明,随着v(t)的提高,σ_Δ(t)越来越小,内应力松弛的更加充分,微结构的成型精度越高。

面向大面积微结构批量化制造的复合压印光刻

为了解决在大尺寸非平整刚性衬底和易碎衬底上高效低成本批量化制造大面积微纳结构这一难题,提出一种面向大面积微结构批量化制造的复合微纳压印光刻工艺。阐述了复合压印光刻的基本原理和工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(覆模速度、压印力、压印速度、固化时间)对于压印结构的影响及规律。最后,利用课题组自主研发的复合压印光刻机,并结合优化的工艺参数,在3种不同的硬质基材(玻璃、PMMA、蓝宝石)上实现了微尺度柱状结构(最大图形区域为132mm×119mm)、微尺度光栅结构(最大直径为15.24cm的圆形区域)和纳尺度柱状结构(图形区域为47mm×47mm)的大面积微纳结构制造。研究结果表明,提出的复合微纳米压印工艺为大面积微纳结构宏量可控制备、以及大尺寸非平整刚性衬底/易碎衬底大面积图形化提供了一种全新的解决方案,具有广阔的工业化应用前景。

微纳米压印技术及应用

随着社会的发展,印刷技术的应用范围不断扩大,新型印刷技术不断涌现。本文重点讨论微电子工业高速发展衍生出的微纳米压印技术,强调微纳米压印可能在微电子器件制造、有机太阳能电池及高精度传感器制造等方面的应用。对微纳米压印技术的未来技术进展和发展方向进行预测,指出微纳米压印技术存在的问题和研究方向。

超声激励对微压印PPDO血管支架的力学性能影响研究

为了使血管支架获得更高的径向支撑强度,防止血管修复时发生再狭窄,比较了微压印和超声微压印两种工艺对聚对二氧环己酮(PPDO)血管支架成型性能及结晶行为的影响。SEM检测发现,相同条件(温度,压力)下,超声微压印支架的球晶密度大,球晶细化,填充效果好,复制精度高;力学性能测试结果表明,超声微压印支架平均径向支撑强度提高约30%;XRD分析结果显示,两种工艺成型的支架与标准PPDO材料XRD图谱谱线的峰位相一致,都在相同位置(21°左右)出现最强衍射峰,超声微压印支架的最强衍射峰峰形相对展宽,说明超声激励作用机制提高了结晶度。超声激励有助于提高结晶度和细化晶粒,对聚合物的力学性能提升显著,有望在相同甚至更小厚度条件下,获得更高的径向支撑强度。

紫外光固化微压印工艺对有序微结构阵列形貌的影响

常温下,将聚氨酯丙烯酸酯树脂、三丙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯以及光引发剂按一定比例均匀混合,并真空消泡,制得液体光固化材料。利用紫外光固化微压印工艺制备出圆柱形微结构阵列和常规六角棱柱微结构阵列。利用3D激光共聚焦显微镜,从微结构阵列形貌的角度评估了紫外光辐射强度和压应力大小对微结构阵列形貌规律的影响,并进行了数值化研究。结果表明,在压应力为13 N/mm^(2)和辐射强度为5100 mJ/cm^(2)时制备的微结构阵列有较好的形貌效果,圆柱形微结构单元的高度复制度为91.2%,直径复制度为97.8%;对于常规六角棱柱微结构单元,高度复制度为90%,对角线长度复制度为95.7%。紫外光固化微压印有望成为一种新型的微结构阵列的制造方法,这将有助于解决目前加工方法所存在的问题,改进微结构阵列的制造工艺,在光电子学、精密工程和生物化学领域具有重要的应用前景。

基于光固化微压印制备仿生荷叶疏水薄膜的研究

采用光固化微压印制备仿生疏水薄膜的工艺方法,制备了具有荷叶表面微结构的聚二甲基硅氧烷(PDMS)软模具,在此基础上,制备了仿生疏水薄膜,探究了紫外光辐照时间、辐照强度等对疏水薄膜水接触角的影响。结果表明,PDMS模具能够较好地复印荷叶表面的微结构,增加辐照时间和辐照强度改变压印压力可以有效提高疏水薄膜的疏水性,当辐照强度为1 000 mW/cm^2、压印压力为0.2 MPa、辐照时间为20 s时,制备的仿生疏水薄膜的表面接触角达到153.5°。

微压印中抗蚀剂填充行为研究

为了提高微压印的质量,改进工艺参数优化模具结构,对微压印抗蚀剂的填充行为进行了数值计算和可视化实验研究。实验在三维离焦数字粒子图像测速系统中进行,由此提取了抗蚀剂中的荧光示踪粒子的坐标,通过时间解析算法获得了示踪粒子的三维粒子场,利用粒子跟踪测试技术获得了示踪粒子的速度场。数值模拟中采用了计算流体动力学软件,同时考虑了表面张力和接触角等因素,并根据模具特征划分了不同的压印区域,以分析、预测压印模型中的抗蚀剂填充行为。研究结果显示:数值模拟与实验结果吻合较好,抗蚀剂速度最大值在模具尖角与支撑基板之间,抗蚀剂速度水平方向上的实验最大误差为6.6%,竖直方向上的最大误差为9.6%;模具侧壁下方粒子运动轨迹的演化方向决定着抗蚀剂的体积转移方向和最终的填充形貌。该结果可为深入研究微压印中抗蚀剂流动提供参考。

基于电流体力学的微喷印技术参数实验研究

基于电流体力学的微喷印技术是一种可用于制造微纳米结构及器件的新型印刷电子技术。本研究首先讨论了微喷印系统喷嘴尖端的泰勒锥弯液面分别在直流偏压和脉冲电压与直流偏压叠加作用下的受力情况,推知作用在弯液面的电场切向应力比电场法向应力增长快,电场切向应力对射流的形成有助"推"作用。其次重点考察脉冲电压频率与射流液滴间隔、液滴喷射频率、液滴直径的关系,并将理论结果与实验结果进行比较分析。最后通过分析得出,在一定条件下,合理控制脉冲频率可以获得具有相同液滴间距和所需尺寸的液滴。