SiC微粒辅助掩膜电解加工金属微孔阵列结构的研究

针对掩膜电解加工(TMECM)金属微孔阵列结构存在定域性差、微孔孔径的加工精度及刻蚀深度难以满足要求的问题,提出了SiC微粒辅助掩膜电解加工(PA-TMECM)的方法。研究了SiC微粒直径、质量浓度及电解液流量对304不锈钢表面微孔阵列结构加工效果的影响,探讨了微粒辅助掩膜电解加工的作用机制。实验结果表明:当SiC微粒质量浓度为6 g/L、直径为40μm、电解液流量为3000 mL/min时,加工定域性最佳,蚀刻因子为3.52。在微粒辅助掩膜电解加工过程中,微粒通过持续、高频的冲击作用有效去除了阳极表面的电解产物,增大了微孔刻蚀深度,限制了侧向刻蚀,最终提高了掩膜电解加工的定域性。

纸基微孔阵列芯片比色法检测乳酸脱氢酶

利用纸基微芯片便捷、直观的优势,采用吩嗪二甲酯硫酸盐（PMS）/氯化硝基四氮唑蓝（NBT）显色体系,借助凝胶成像仪和普通照相机两种成像方式,建立了纸基微孔阵列芯片比色法检测乳酸脱氢酶（LDH）的方法。在最佳实验条件下,显色强度与LDH浓度呈线性相关。采用凝胶成像仪检测时,线性范围为10~150 U/L,检出限（3σ）为9.44 U/L（n=18）。采用照相法获得的线性范围为15~150 U/L,检出限（3σ）为12.36 U/L（n=18）。实验表明,人血清白蛋白（HSA）对显色结果具有增强作用,探讨了HSA的增色作用,并以HSA为增强试剂得到工作曲线。基于纸基微孔阵列芯片的LDH活性测定方法具有操作简单、结果直观可见、灵敏度高等优点,对于脱氢酶类的便捷检测有一定参考价值,可望在生物医疗检测领域获得应用。

微孔阵列式节流器的结构参数对空气轴承稳定性的影响

在ANSYS中运用APDL语言参数化编程,建立空气静压轴承的三维流场模型;在Workbench环境下将模型导入到FLUENT中,分析微孔阵列式节流器微孔个数、节流器微孔直径以及压力腔的直径和深度对空气静压轴承稳定性的影响。结果表明:采用微孔阵列节流器可以显著减小微振动;随着节流微孔的直径和压力腔直径的减小及压力腔深度的增加,微振动均减小,空气轴承的稳定性提高。

微孔阵列式空气静压径向轴承特性研究及结构优化

采用CFD软件Ansys flotran对不同结构参数的微孔阵列式空气静压径向轴承进行全参数三维实体建模,分析微孔阵列式节流器的微孔个数、节流器微孔直径、平均半径间隙以及节流器轴向位置对空气静压径向轴承静态特性的影响。结果表明:在一定范围内,增加节流器微孔个数能显著提高轴承承载力和刚度;当平均半径间隙一定时,减小节流微孔直径可以提高轴承承载力和刚度;存在最佳的平均半径间隙使得轴承的承载力最大,轴承刚度则随平均半径间隙的减小而增大;存在最佳的节流器轴向位置使得轴承承载力和刚度最大。利用上述结论可实现微孔阵列式径向轴承的结构参数优化。

Al膜的微孔阵列湿法腐蚀技术研究

微通道板(Microchannel Plate,MCP)是像增强器中实现电子倍增的关键器件。以硅为基体制备的微通道板相对于传统的微通道板在性能方面有很大的提高。在对硅进行反应离子深刻蚀(DRIE)前,需要对充当掩蔽层的金属铝膜进行湿法腐蚀。对于掩模图形为孔径10μm、孔间距5μm的大面阵的微孔阵列,在腐蚀过程中,微孔孔径较小导致溶液对流困难且反应生成物H2极易吸附在反应界面上,影响反应物质的输送和化学反应的进行。如果腐蚀参数不合适,阵列式微孔图形会出现随机腐蚀、不完全腐蚀、过腐蚀等现象。通过加入表面活性剂,减小溶液中表面应力,可以促使反应物H2排出。同时通过逐一控制变量,研究了腐蚀液浓度、腐蚀液温度和腐蚀时间对腐蚀结果的影响。结果表明,腐蚀速率与腐蚀液浓度、腐蚀液温度成正比。通过参数优化,得到了最佳的腐蚀参数。此时图形完整,尺寸准确,解决了微孔阵列的图形化问题。

电子束辐照制备微孔阵列聚丙烯膜的研究

采用电子束辐照方法成功制备了微孔阵列聚丙烯(PP)膜,将微孔阵列掩膜覆盖在聚丙烯膜上,在电子束下进行辐照,然后将样品在蚀刻剂中进行蚀刻,即可得到微孔阵列聚丙烯膜,其孔径为200μm。在研究中采用XRD、GPC、DSC等仪器分别测定了不同剂量辐照的PP样品的结晶度和分子量,分析了它们可能存在的内在联系及其对蚀刻工艺的影响,并对不同方法测得的结晶度结果进行了对比;探讨了蚀刻时间、蚀刻温度、蚀刻剂浓度等因素对蚀刻结果的影响;使用电子拉力机测定了不同电子束辐照剂量PP膜的力学性能;采用电子显微镜对制备的微孔阵列聚丙烯膜图案和孔径进行了相关表征。

微孔阵列铜表面二次电子发射系数抑制研究

针对微孔阵列对铜表面二次电子发射系数(SEY)的抑制效应进行实验研究以提高电真空器件性能。首先利用Casino软件模拟了入射能量分别为0.5keV和3keV的电子束垂直入射到方形微孔阵列表面的SEY,分析了方孔阵列的深宽比和孔隙率对本征二次电子发射系数(ISEY)、背散射二次电子发射系数(BSEY)及总二次电子发射系数(TSEY)的影响。然后采用半导体光刻工艺在铜箔表面制备具有不同形貌参数的圆孔阵列,采用激光扫描显微镜进行形貌分析和几何结构参数提取,采用二次电子测试平台进行TSEY测试。仿真结果表明:微孔阵列的深宽比、孔隙率越大,其SEY抑制特性越明显;随着微孔阵列深宽比逐渐增大,SEY逐渐趋于饱和;入射电子束能量较低时,微孔阵列对SEY抑制效应比入射能量较高时更为明显。实验结果表明:微孔阵列能有效抑制铜表面SEY,实测结果与仿真结果规律一致,为微孔阵列结构用于铜表面SEY抑制提供了依据。

基于硅微孔阵列自滤光肖特基二极管光探测器的研究

本文以构建自滤光肖特基光探测器为目的,利用Silvaco TCAD三维仿真设计探究微孔陷光结构对光探测器性能影响,通过光刻和感应耦合等离子体(ICP)干法刻蚀等微加工工艺,制备硅微孔阵列结构,湿法转移石墨烯电极,构建了硅微孔阵列/石墨烯肖特基二极管。光电特性表征发现,器件具有自滤光、可见光盲的近红外窄带响应,1064 nm为中值波长,且半峰宽为96 nm左右的自滤光窄带近红外响应特性,探测率高达3×10^(12)Jones,响应度达0.39A/W,高于普通plane Si/Gr肖特基二极管光探测器7倍以上。

基于Ag微孔阵列结构电极的MgZnO紫外探测器制备和特性

通过金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法在蓝宝石衬底上生长了MgZnO薄膜,结合光刻和聚苯乙烯(PS)小球模板技术,制备了基于Ag微孔阵列电极结构的MgZnO紫外探测器。与基于常规金属薄膜电极的器件相比,基于微孔阵列叉指电极的MgZnO基紫外探测器的光电流提高近6倍,同时其暗电流和响应时间基本保持不变。通过紫外-可见透射光谱和电学性质等表征,讨论了Ag微孔阵列结构电极对MgZnO薄膜紫外光电探测性能的影响机制。本研究为制备高性能紫外探测器提供了一条可行的途径。

聚合物绝缘子表面微孔阵列构筑

针对表面微孔阵列的构筑方法与微孔阵列参数对绝缘子真空沿面闪络性能的影响,设计了2种阵列结构,利用激光旋转微加工的方法在圆柱形有机玻璃绝缘子侧面进行了2种阵列的构筑,同时控制激光作用参数分别获得直径为300μm与200μm的2种表面微孔,最终得到4种微孔阵列结构。扫描电镜(SEM)与三维轮廓仪分析表明,通过激光旋转微加工的方法,实现了直径分别为300μm与200μm,深度为50μm左右的微孔点阵构筑。沿面闪络测试表明,表面微孔构筑能够有效地提升沿面闪络电压(实验中闪络电压提升50%以上),微孔直径越小提升效果越好;在同种微孔直径下,点阵结构对闪络电压无明显影响。

倒锥微孔阵列的激光微加工技术研究进展

激光微加工技术凭借其加工效率高、加工材料广泛、无物理损伤以及操控性强等优点在高精度机械部件的加工上有较好的应用前景,易加工出尺寸微小、数量庞大、高品质的倒锥微孔阵列。首先对激光加工微孔的工作原理和特点进行了介绍,综述了激光在加工微孔阵列、倒锥微孔以及倒锥微孔阵列的研究现状,详细介绍了准分子激光、飞秒激光、纳秒激光在加工微孔阵列、倒锥微孔以及倒锥微孔阵列时的系统组成,分析了得到的微孔和阵列结构质量情况。

微孔阵列结构的纳秒激光制备及陷光性能研究

为了制备形状可控、有序阵列的陷光微结构表面,使用纳秒激光器在钛合金(Ti6Al4V)表面加工呈六角形分布的微孔阵列结构,研究了不同激光扫描次数对表面微孔阵列结构形貌和反射率的影响。研究结果表明,随着激光扫描次数的增加,微孔结构表面的反射率逐渐降低,当激光扫描次数增加至40次时,微米级孔洞的直径约为(68±5)μm,孔洞深度约为(175±5)μm,在400 nm~1 000 nm波长范围内微孔阵列结构表面的平均反射率降低至1.3%。纳秒激光制备的微孔阵列结构表面有效增强了钛合金表面的陷光性能,在光学隐身、屏蔽杂散光等领域内具有重要的应用前景。

微孔阵列芯片的设计、制备与乳化反应性能研究

为了探索一种连续安全可控的乳化炸药微流控合成策略,采用微机电系统(MEMS)制造工艺,设计制备了10,20,30,40μm四种孔径的硅基微孔阵列芯片并构建了乳化炸药微流控反应装置。研究发现,影响乳胶基质分散相液滴粒径的主要因素是微孔孔径和连续相流速,探究了孔径尺寸、油水两相流速对乳化液滴粒径分布和放热性能的影响规律。结果表明,当微孔孔径为30μm、连续相流速为0.5 mL·min^(-1)时,基质中分散液滴的粒径分布最窄,D_(50)=8.169μm。微孔阵列芯片能够批量生成均一度较高的液滴,为乳化炸药制备过程中的乳化阶段提供了新的选择。

PDMS微孔阵列细胞培养实验平台的初步构建与评测

目的应用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane,PDMS)为微孔支架材料制备微阵列细胞培养试验平台,对大鼠脂肪干细胞(ADSCs)在不同孔径微阵列中的贴附能力进行研究。方法采用PDMS为微孔支架材料,制备20μm、40μm、60μm和80μm不同孔径微阵列,将大鼠ADSC单细胞接种其上,分别对各组中细胞的贴附能力及形态进行观察及检测。结果硅晶圆模板经酸性双氧水清洗倒模后形成的PDMS微阵列支架基本符合设计要求;ADSCs直接种植在未经预处理的支架上时,细胞贴附能力明显下降;而经10%胎牛血清(FBS)培养基完全浸泡预处理后,细胞在PDMS表面的贴附及存活能力提高;体外培养120 h时,不同孔径的微孔内细胞生长总数具有显著性差异。结论在PDMS材料上可以制作适合于大鼠ADSCs生长的不同直径的微孔阵列。

微孔阵列加工

近年来,随着光回路的小型集成化,光表面实装型光模块和微光学型光模块的开发正在进行.前者由采用光波导的光学系统组成,后者由采用微透镜阵列等微阵列光学元件的光学系统组成.在使用光表面实装型光模块的情况下,与光纤线路间的接口集成化是在一个平面内进行的.因此,通常采用光纤阵列在波导路端面进行连接,这种光纤阵列是将光纤在具有一定间距的V型槽内进行一维排列形成的.

表面微孔阵列结构调控二次电子发射特性研究

固体介质的二次电子发射受到材料成分、元素构成、表面状况等因素影响,其中表面状况对于二次电子发射系数起着至关重要的作用,表面微结构调控入射电子在材料表面的运动状态和碰撞频率,进而影响二次电子发射。基于粒子路径追踪算法,建立了一次电子与材料表面碰撞模型,研究了微孔阵列结构参数对二次电子发射系数的调控机制,分析了微孔阵列单元深度、孔径和面积占比的影响规律。研究发现,通过设置合理的结构单元深度和宽度,可以实现对二次电子发射系数的调节。单元孔径宽度为2 mm、深度为5 mm、数目为169时,二次电子发射系数降低了57%。研究结论可为脉冲功率、航天领域的沿面放电机理分析和抑制提供理论和数据支撑。

利用PDMS微孔阵列微型反应器设计hADSCs空间堆叠模型

目的利用微尺度技术(Micro-scale technologies)建立人脂肪干细胞(h ADSCs)体外三维培养平台,观察空间堆叠状态对种植后的h ADSCs增殖和凋亡的影响。方法利用光刻技术在硅晶元表面生成直径60μm、80μm、100μm和150μm的微柱状结构,经聚二甲基硅氧烷(PDMS)倒模、固化生成同规格的微孔阵列(Micro-well arrays),加装PDMS环形外壁后组成微型反应器,测量、分析此实验平台的加工误差率;第3代h ADSCs配制成1×105cells/m L、6×104cells/m L、3×104cells/m L三种浓度单细胞悬液,并各取200μL分别接种于纯平PDMS微型反应器及直径60μm、80μm、100μm和150μm微孔微型反应器内,选择种植后24 h、72 h、120 h和168 h为采样点,对各观察组细胞分布状况进行形态学描述、细胞计数及活/死细胞检测。结果各孔径PDMS微孔阵列的微孔口径精度误差率均不超过0.2%;档h ADSCs以6×104cells/m L浓度接种时,细胞基本可以实现在150μm微孔内呈单层平铺、100μm微孔内呈2层堆叠、80μm微孔内呈3层堆叠;各微孔内细胞数在7 d内均无明显的数量变化,60μm组微孔内细胞数最少且微孔外平面残留细胞最多(P<0.05);60μm组微孔内凋亡细胞比例高于其他组(P<0.05)。结论微加工倒模制作的PDMS微孔阵列培养平台误差率低,可满足高精度设计需要;h ADSCs短时间(7 d)接种于微孔内处于增殖静止状态,能够保持三维堆叠状态稳定,便于进行堆叠状态下的细胞学早期研究;h ADSCs在不同口径微孔内可以实现不同的堆叠层数,其凋亡比率与堆叠层数有关,堆叠层数少的细胞凋亡比例低于堆叠层数多者。

超短激光脉冲在大气中打出微孔阵列

飞秒可中能对透明材料，金属和人体组织的表面进行整形而不引起热损伤。新型衍射光学元件的出现意味着非真空环境下同样也能进行以上工作。

基于聚合氯化铝电解液的锆合金阵列微孔掩模射流电解加工试验研究

锆具有优异的综合性能,在航空航天、医药和化工等领域具有广阔的应用前景。然而,用现有的加工方法对其进行微细加工时,具有刀具磨损严重、加工效率低、加工质量差等缺点。微细电化学加工在金属微结构制造方面具有独特的优势。提出一种新型聚氯化铝溶液(PAC)作为电解液,利用掩模射流电解加工在锆合金(Zr702)表面进行阵列微孔加工。研究了Zr702在不同质量分数聚氯化铝溶液中的溶解特性。通过试验研究了电解液压强、射流扫描速度和脉冲电压等主要加工参数对加工性能的影响,并通过正交试验进行参数优化,加工出了平均直径为163.20μm,平均深度为85.49μm,深径比为0.524,侧蚀系数为2.055,形貌精度较好的阵列微孔。

场发射冷阴极微栅孔阵列制备技术

实现了一种采用聚苯乙烯纳米球自组装技术和微机械制造技术加工的场发射阴极用亚微米栅极微孔阵列。设计了一套完整的工艺实验方案,首先采用微球自组装技术获得了亚微米级金属网孔掩膜,然后通过反应离子刻蚀技术获得了亚微米栅极孔阵列,从而实现了集成度高、分布均匀的周期性亚微米孔洞阵列的制备,微孔集成度达到108cm-2。实验研究了氧气刻蚀聚苯乙烯微球的规律。采用金属掩膜,四氟化碳干法刻蚀二氧化硅,获得了深度为500nm的微孔。实验结果证明该工艺方案是一种获得大面积、均匀分布、集成度高的场发射冷阴极栅孔阵列的有效方法。