仿壁虎微米阵列的加工及其粘附作用分析

简要阐述了以MEMS加工技术制备柔性仿壁虎微米阵列的方法,进行实验装置以及实验方法的设计,利用所设计的粘附力测量装置,观测具有不同几何参数的微米阵列样本在不同条件下的粘附效果。主要比较了微米纤毛长度不同、其他几何参数相同的阵列样本与接触表面间的粘附效果;不同面积的阵列样本与接触表面间的粘附效果;微米阵列与不同材料接触表面间的粘附效果。对实验结果进行了讨论分析,得出三点实验结论。目的是通过实验现象,研究和发现人工合成阵列的接触粘附机理,进行合理的参数设计,从而加工出高性能仿壁虎粘附阵列。

InGaN/GaN微米阵列结构的生长及发光性能研究

采用金属有机化学气相外延技术,在图形化蓝宝石衬底上通过选区外延可控生长了三种不同形貌的InGaN/GaN微米阵列结构,阵列尺寸均为6μm。其中,六方片状阵列结构以(0001)c面为主,高度为0.6μm;六棱台状阵列结构包括一个(0001)c面和六个等效的(10-11)半极性面,高度为1.2μm;六棱锥状阵列结构以(10-11)半极性面为主,高度为5μm。采用微区光致发光光谱仪对InGaN/GaN微米阵列结构进行发光性能表征,结果表明不同形貌的InGaN/GaN微米阵列结构都可实现多波长发射;阴极荧光光谱结果表明六棱台状InGaN/GaN阵列结构不同晶面位置处发射的波长明显不同,这主要是由于表面迁移效应和横向气相扩散导致各个位置的In组分不同。InGaN/GaN微米阵列结构的成功制备对实现多彩发射和新型光电子器件设计具有重要意义。

图案化微米线阵列Nafion膜制备及燃料电池性能

质子交换膜燃料电池(PEMFCs)中商业Nafion膜的平整表面结构造成膜和催化层界面接触面积偏小,Pt基催化剂利用率低,仅有25%~35%。为了提高催化层中Pt利用率,本工作以荷叶表面自然生长的乳突结构为模板,采用PDMS铸模剂复刻荷叶表面微观结构,再将图案化纹理结构精确转印到Nafion膜表面,分别构筑了平均直径为(5.89±1.45)μm和(6.95±1.70)μm的微米线阵列结构。用图案化Nafion膜组装的单电池性能显著提升,最大功率密度由0.625W/cm^(2)提升至0.757W/cm^(2)。通过构建图案化结构能增强Nafion膜表面疏水性,强化传质效率,降低膜电极反应电阻和内阻。通过循环伏安曲线考察了Nafion膜上微米线阵列结构对Pt催化剂利用率的影响,Pt基催化剂的电化学活性面积(ECSA)结果提高了151%,Pt利用率提高至43.4%。在Nafion膜表面构筑微米线阵列有利于形成电子/质子/反应物的三相反应界面,改善质子交换膜与催化层间界面结构,显著提升了Pt利用率。

高度取向ZnO单晶亚微米棒阵列的制备与表征

通过低温压热的方法,在经过预先处理长满晶核的SnO2导电玻璃基底上制备出具有高度取向的ZnO亚微米棒阵列.用扫描电子显微镜(SEM)、选区电子衍射(SAED)及X射线粉末衍射(XRD),对制备出的ZnO亚微米棒的结构和形貌进行了表征.SEM测试结果表明,ZnO亚微米棒是六方型的,近乎垂直地长在基底上,棒的直径为400～500nm,长度约为2μm.SAED和XRD结果表明,ZnO亚微米棒为单晶,属于六方晶系,并且沿犤001犦方向择优取向生长.

微米柱阵列ICF埋点靶的制备

微米柱阵列埋点靶是研究超短激光辐照靶激光吸收效率和等离子体产生过程及发展的1种重要靶型。本文结合采用电子束刻蚀、X射线刻蚀和微电镀等制备金微米点阵列,用CVD方法对阵列间隙填充无应力CH薄膜,用SEM、AFM与白光干涉仪等对制作过程和结果样品进行检测。结果表明,用电子束刻蚀方法制作的掩膜分辨率好、边缘光滑。用同步辐射的X光制作高质量样品,样品点柱高宽比为4,垂直度近于90°,点柱阵列周期为2×2μm,CH层厚约4μm。

液液界面反应制备C_(60)微米管阵列及其上转换荧光性能研究(英文)

采用C60/甲苯溶液和异丙醇作为原料,通过液液界面渗透反应在AAO模板上制备了垂直定向排列的C60微米管阵列。通过SEM、XRD、Raman、荧光光谱(PL)对材料的结构和性能进行测试表征。结果表明C60微米碳管阵列由C60分子聚合而成,为面心立方结构,微米管直径5～10μm、壁厚1～3μm。在1064nm近红外入射光激发下样品在红光区域发生了上转换发光,分析表明这是由多壁碳管丰富的能级所造成。

基于硅微通道板的CoNiP微米管阵列的磁性

利用压差液流法在硅微通道板(MCP)孔道内侧壁上沉积钴镍磷(CoNiP)软磁性材料,制备了钴镍磷微米管阵列。比较了液流沉积与直接水热法沉积两种工艺方法,验证了液流法对于宏多孔硅化学沉积的优化。以不同方式对所得样品进行退火,观察平行和垂直于微米管长轴方向的矫顽力和剩磁比(Mr/Ms),发现垂直于微米管阵列长轴方向的剩磁比明显大于平行于微米管阵列长轴方向的,这表明制备样品的易磁化方向为垂直于微米管阵列长轴的方向,同时电流退火使垂直和平行于微米管长轴方向的矫顽力的大小关系发生反转。

碳酸钡单晶微米锥阵列在方解石(104)面上的外延生长

通过液固界面上的溶解-沉淀耦合反应在Ba(NO3)2乙醇-水溶液中实现了毒重石晶型的碳酸钡在方解石(Ca CO3)晶体基底上的外延生长,得到碳酸钡的单晶微米锥阵列.碳酸钡微米锥的长轴平行于毒重石晶体的[001]方向,同时也与方解石基底[001]晶向相同,其俯视图为六边形,具有近似的六方对称性.随反应时间的增加,外延生长形成的碳酸钡微米锥的尺寸增加,但其轴径比逐渐减小.通过改变乙醇-水混合溶剂中的乙醇含量或者Ba(NO3)2浓度也能调控碳酸钡晶体的尺寸和形貌.随着混合溶剂中乙醇含量与Ba(NO3)2浓度的提高,溶液中Ba CO3的过饱和度增加,通过外延生长在方解石的(104)表面形成的Ba CO3阵列结构的密集程度逐渐增加,尺寸逐渐减小,形貌从微米锥逐渐转变为微米柱状结构.经过对晶化过程及毒重石和方解石晶体结构分析,提出了在方解石表面外延生长形成的毒重石微米锥单晶阵列结构的形成过程机理:该过程为界面溶解-沉淀耦合反应的过程,方解石的溶解和毒重石的外延生长过程同时进行,由于两种晶体在方解石基底的(104)晶面与(001)晶面上具有中高度错配值,毒重石晶体在方解石的这两个晶面上发生Volmer-Weber型的外延生长,逐渐形成在靠近基底处包覆有方解石台阶的毒重石微米锥单晶阵列结构.

弯曲表面上ZnO亚微米棒阵列的制备

以ZnS和金属Zn粉末混合物为蒸发源以及金属Zn片为衬底,利用热蒸发气相沉积方法,在弯曲的金属Zn微球表面上,成功地获得了ZnO亚微米棒阵列结构。场发射扫描电镜研究表明:在弯曲的Zn微球表面,能自组织地生长出大量的截面为六边形的ZnO亚微米棒,这些亚微米棒的平均直径为500nm,长约1μm。棒的顶部是平滑的。能量散射X射线谱结果表明:合成的产品只存在Zn和O两种元素,其成分比例接近1∶1。没有观察到S元素。光致发射(PL)光谱显示:在387nm紫外波长处,出现一个强的半峰全宽为16nm的窄发光峰,可归属于ZnO的近带边发光,而509nm左右较弱的宽峰则源于界面缺陷态发光。这些研究结果说明我们所合成的这种ZnO亚微米棒阵列材料在紫外受激发射器件方面有着潜在的应用价值。

三维Ni亚微米柱阵列的制备及微结构研究

利用磁控溅射法在阳极氧化铝(AAO)模板上制备了Ni亚微米柱阵列,研究了不同退火温度对Ni亚微米柱阵列结构稳定性的影响。通过原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等对不同退火温度下制备的Ni亚微米柱阵列的晶体结构以及表面形貌进行了表征。结果表明,磁控溅射法制备的Ni亚微米柱阵列具有多晶的面心立方结构,排列规则、粗细均匀,其直径约为400nm。经400℃退火后,开始形成Al1.1Ni0.9和AlNi金属间化合物。500℃退火后,出现空心Ni亚微米柱,且Ni亚微米柱体积膨胀变粗。600℃退火后,Ni亚微米柱部分脱落。

硅微通道板电沉积Fe-Ni微米线阵列结构及磁性能

采用恒流电镀法,以硅微通道板(Si-MCP)为衬底,在其内沉积铁镍合金材料,得到了三维磁微米线阵列结构并研究了其磁性能。X射线衍射(XRD)图谱显示所沉积的铁镍合金呈现面心立方(FCC)晶体结构,其中(111)晶面和(200)晶面取向度较大。能谱仪(EDS)能谱显示电沉积的合金成分中Fe约占17%,Ni约占83%。使用振动磁强计分别测试外加磁场方向垂直样品表面和平行样品的磁滞回线,发现当外加磁场垂直样品表面时矩形比Mr/Ms为0.37,磁场平行样品表面时矩形比Mr/Ms为0.03,结果说明样品易磁化方向与表面垂直,并且具有明显的磁各向异性,这主要是由于磁微米线阵列的形状各向异性。

采用超疏水微柱阵列模板法制备多糖凝胶微米颗粒

开发了一种制备尺寸均一的多糖基微凝胶(PsMH)的新方法:以超疏水、高黏附的微米级圆柱状结构硅基底为模板,通过在微柱结构顶端黏附微液滴,并在挥发过程中紫外固化,制备了扁平状的PsMH.研究发现,采用此方法制备的PsMH尺寸均一,且均匀分布在微柱顶端.通过改变凝胶预聚液浓度及微柱直径,可以有效调节PsMH的尺寸.这种多糖基微凝胶有望应用于药物递送及纳米粒子载体等方面.

微米-纳米分层阵列结构减反膜的制备

介绍一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料的微米-纳米分层阵列结构双重减反膜。微米阵列结构模板图案由常规的激光直写光刻机光刻而成。微米阵列结构被复制到PDMS薄膜上,对PDMS薄膜进行等离子体表面修饰处理后在微米阵列结构上形成纳米褶皱结构,从而低成本制备出微米-纳米分层阵列结构双重减反膜。测试结果显示,所制备的微米-纳米分层阵列结构的PDMS减反膜可以将高效率多晶硅太阳电池的相对效率提高4.6%以上,相对反射率减小30%以上,并使减反膜表面的水接触角提高30°以上。

基于硅微通道板的NiFeP磁微米线阵列制备及软磁性能

以硅微通道板(Si-MCP)作为基底,采用真空化学镀的方法在其孔道内沉积一层镍铁磷合金层,进而形成一个排列整齐的阵列结构。对这种阵列的形貌进行了研究,发现它是由无数根空心正方形微米线构成。此外,还分别研究了平行于微米线阵列和垂直于微米线阵列的磁滞回线,结果表明样品的易磁化方向是垂直于轴向的,与常规情况不同,这可能是由于硅微通道板表面沉积了过多的合金造成的。最后研究了不同的快速热退火温度对样品矫顽力和矩形比的影响,结果表明矫顽力和矩形比都随着温度升高先减小再增加,在300℃左右时矫顽力和矩形比达到最小,此时软磁性能最好。

磁控溅射制备Ni亚微米管阵列及微结构研究

以阳极氧化铝(AAO)为模板,利用磁控溅射法制备了Ni亚微米管阵列。通过X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对沉积态以及经过400℃退火保温不同时间制备的Ni亚微米管阵列的物相结构及微观形貌进行了表征。结果表明:磁控溅射法制备的Ni亚微米管阵列具有多晶的面心立方结构。随着退火时间的增加,Ni亚微米管逐渐增多,Ni衍射峰强度逐渐降低。经400℃退火3h后,获得结构完整、高度有序的Ni亚微米管阵列,Ni亚微米管的大小均匀,外径约为400nm,内径约为200nm,长度约为500nm。

激光双光束干涉制备ZnO表面亚微米孔阵列结构

利用飞秒激光双光束干涉技术,在ZnO晶体表面制备亚微米孔阵列结构。该结构由微米光栅结构和亚微米孔组成。其中,微米光栅结构由双光束干涉的光强分布决定。亚微米孔由激光诱导长周期条纹演化而成,双光束干涉对光强的局域在形成过程中起了重要的作用。调节照射激光波长能够制备不同尺寸的纳米孔阵列,在激光纳米加工中具有潜在的应用价值。

首个微米针头阵列有望进入临床

美国佐治亚理工学院的研究人员在本周《美国科学院院报》网络版发布报告称，他们已开发出一种采用微米针头阵列透过皮肤向人体输送药物或疫苗的新方法，且该项技术操作时不会对患者产生任何痛楚。

ZnO纳米线阵列微米条带结构的尺度可控生长实验研究

介绍了溶液提拉种子法制备Zn O纳米线阵列微米条带的方法,并用溶液提拉种子法在带有晶种层的玻璃衬底上制备了高度有序的Zn O纳米线阵列微米条带。通过玻璃衬底上种子的可控分布,实现了纳米线的可控生长,出现了良好的氧化锌纳米线阵列微米条带。通过分析发现,种子液浓度、提拉停留时间、温度控制、间距变化和生长时间等实验条件参数与Zn O纳米线阵列条带的形貌结构所对应的关系。