皮秒激光在微结构制备中的应用

皮秒激光是指脉冲宽度在皮秒量级的激光,具有“冷加工”、高脉冲能量、高功率密度等特点,可以对多种材料进行高精度的微细加工,广泛应用于航空航天、精密仪器、生物医学等领域。皮秒激光对材料的加工可以分为微孔加工、切割划线、表面微结构制备。综述皮秒激光在材料蚀除、金属着色、亲疏水表面、特殊晶体等材料表面微结构制备中的原理及应用,探讨其优势及存在的问题,并展望今后可能的发展方向。

飞秒激光不锈钢表面陷光微结构的制备与性能研究

利用飞秒激光在高真空环境下，在316L不锈钢表面两次交叉扫描制备了周期性微纳结构，并研究了微纳结构对波长范围200～900nm的光波的吸收增强能力。样品表面微结构形貌与成分采用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪测试。第1次扫描采用高能流激光，获得了微米级锥状钉结构，表面覆盖了典型的激光诱导周期性表面结构（LIPSS）。然后将样品旋转90°，采用能流为0．02J／cm^2的激光进行第2次扫描，路径与第1次扫描相交。第1次扫描的结构中的LIPSS被第2次低能流激光打断纳米颗粒，从而与锥状钉结构结合形成双尺度微结构。反射率测试结果表明，这种双尺度微结构表面的平均反射率约为2．28％，为光滑表面平均反射率的3．42％。结合xRD分析结果，不锈钢表面获得强陷光性能主要归因于飞秒激光制备的微结构。

仿生多层级柔性轻质结构的设计、制备及力学性能分析

以中华鲟背部骨鳞和鲟鱼皮结构为生物模板,通过结构仿生原理设计出一种新型仿生多层级柔性防护轻质结构。采用尼龙、液态硅橡胶和凯夫拉纤维,通过高温固化成形技术进行制备,有效解决了以往仿生鳞片与基底层连接不牢的问题。利用冲击力学试验对仿生复合结构进行了防护性能分析,并研究了仿生骨鳞结构的夹角γ、嵌入角度θ以及结构之间重叠率K_(d)的变化对仿生复合结构吸能特性的影响。测试结果表明,具有覆瓦状形态特征的仿生骨鳞结构以及具有纤维铺层的柔性基底结构可显著提高仿生复合结构的抗冲击力学特性。

TiO_2薄膜的Sol－gel制备及结构分析

以正钛酸丁酯、无水乙醇和冰醋酸为原料，采用Ｓｏｌ－ｇｅｌ工艺匀胶技术在石英玻璃和单晶硅衬底上成功地制备了ＴｉＯ＿２薄膜，薄膜表面均匀、致密，无裂纹。研究表明，随热处理温度的提高，薄膜经锐钛矿转变为金红石结构，其转变温度因衬底不同而异，但比凝度粉末的转变温度高。金红石结构的ＴｉＯ＿２薄膜具有一定的择优取向性，其品位大小为０．０５～０．１５μｍ．

人工制备初始应力各向异性结构性土方法探讨

通过对结构性黏土的研究可以掌握天然土受荷过程中的变形破坏过程,从而为考虑土结构性的结构物的设计、地基加固等提供依据。近年来随着高、深和大型建筑的兴建,结构性黏土的研究变得尤为重要。天然土都具有结构性和各向异性。发展了一种能够考虑初始应力各向异性影响的结构性土的人工制样方法。通过对原料粉质黏土中添加水泥形成颗粒之间的胶结作用,添加盐粒并溶解后形成大孔隙组构分布和在水化过程中的侧限应力状态的结构性土样的端部施加竖向荷载,从而人工制备了具有初始应力各向异性的结构性土样。然后对初始均质结构性土样、初始应力各向异性结构性土样和重塑土样进行了三轴固结排水剪切试验,初步分析了初始应力对结构性土样的应力-应变特性的影响和初始应力各向异性结构性土的破损机制。

一种用于制备大厚度MEMS结构层的浓硼掺杂方法(英文)

在MEMS器件中,浓硼掺杂层通常为器件的结构层.但由于受表面固溶度及浓度梯度影响,该掺杂层(硼原子浓度≥5×1019cm-3)厚度越大所需的扩散时间越长.为了能在同等扩散工艺条件下,制备出更厚的浓硼掺杂层以满足器件要求,提出了多步扩散法.即在保证总的累计扩散时间不变的前提下,将传统的扩散过程分为两个相对短的扩散周期.并且这两个周期连续进行,每个周期各包含一次预扩散和再分布.与传统的两步扩散相比,多步扩散法可为硅基底引入更大量的硼杂质,并且具有一定能力使硼杂质留在一定深度范围内.因此该方法可以获得更大的有效节深.实验中采用该方法成功制备出21μm厚的浓硼掺杂层.然而在文献中提到的采用传统两步法在同样条件下得到的厚度则小于15μm.从而验证了该方法可在同等扩散工艺条件下,可以制备出更厚的浓硼掺杂层.

人工制备土的结构性及其对应变局部化的影响

采用人工制备土方法和固结不排水(CU)剪三轴试验开展研究.通过在宁波滨海粉质黏土中加入少量水泥和盐粒构造多组结构性强弱不同的人工结构性土,固结不排水剪三轴试验结果表明:水泥掺量为2%的试样的结构性与宁波原状粉质黏土最为接近,达到了利用人工制备结构性土来模拟原状土的效果.随着水泥掺量的增加,人工结构性土的有效黏聚力近似呈指数形式增长,有效内摩擦角没有明显变化,初始变形模量增大.在相同围压下,随着土体结构性的增强,试样更易发生应变局部化并出现剪切带破坏;应力-应变曲线出现软化,峰值点应力增大且对应轴向应变呈减小趋势.对于同一种土体,结构性差异对剪切带倾角值影响不大,Mohr-Coulomb理论对剪切带倾角的预估值与实测值较为吻合.

氟苯尼考-β-环糊精包合物的制备与结构表征

目的为改善氟苯尼考的水溶性,采用β-环糊精包合技术制备氟苯尼考可溶性粉。方法通过正交试验筛选最佳包合工艺,以包合率和包合物产率为评价指标,以差示扫描量热分析法,傅里叶红外光谱法,电镜扫描对包合物进行结构确证。结果试验结果表明:最佳包合条件为氟苯尼考与β-环糊精投料摩尔比1:1、包合温度80℃、包合时间2h、搅拌速度500r/min;差示扫描量热分析,傅里叶红外光谱分析和电镜扫描结果证实氟苯尼考-β-环糊精包合物的形成;氟苯尼考-β-环糊精包合物的包合率平均值为91.85%,产率平均值为91.26%,15min溶出率达到100%,为氟苯尼考的5倍。结论采用饱和水溶液法制备氟苯尼考-β-环糊精包合物的制备工艺方法简单,可提高氟苯尼考水溶性。

[AMIM]Cl中醋酸酯淀粉的制备与结构表征及其流变和热特性分析

以离子液体[AMIM] Cl为溶剂构建均相玉米淀粉(CS)溶液体系,研究在无催化剂条件下醋酸酯淀粉(AS)的均相制备工艺.单因素实验得到较佳制备工艺条件为:反应温度90℃,乙酰化反应时间2.5h,醋酸酐与淀粉脱水葡萄糖单元摩尔比5,淀粉质量分数6%,在此条件下所得AS取代度为1.517.对AS进行流变特性分析表明,AS糊液属假塑性流体,其流变曲线符合幂率模型;热特性分析表明,AS的热稳定性比CS有所下降,在缺氧受热过程中,其热裂解过程主要为脱水脱羧;FTIR显示AS中出现-OCOCH3特征吸收峰,表明CS与醋酸酐确实发生了乙酰化反应;XRD图谱显示AS属无定形结构;SEM照片显示AS不再存在独立的颗粒,颗粒之间已黏连成片.

金属有机沉积法制备La_2CuMnO_6缓冲层薄膜及其结构表征

利用热重分析(TG)对化学溶液法前驱体混合物的热分解过程进行研究,确定了预分解温度;利用X射线衍射(XRD)和原子力显微镜(AFM)对金属有机沉积法(MOD)合成的La2CuMnO6薄膜的相组成和形貌结构进行了表征。结果表明,选择合适的前驱体La(CH3COO)3.1.5H2O、Cu(CH3COO)2.1.0H2O、Mn(CH3COO)2.4.0H2O,在1000℃、保温时间3h、SrTiO3(STO)(100)、Ar-4%H2气氛及总离子浓度1.0mol/L的工艺条件下制备的La2CuMnO6薄膜具有很好的c轴织构,薄膜表面较平整、均匀、无裂纹、无孔洞,分布均匀且排列致密,完全满足缓冲层对薄膜的要求。

具有规则变化孔洞蜂窝结构织物的织造工艺探讨

蜂窝材料以其质轻、抗冲击性能佳等优点广受好评,但通过黏合剂黏结而成的蜂窝材料一旦处于湿热环境中,分层处的性能衰减严重。采用纺织技术直接制备一种层与层之间纱线连续的三维织物,经打开后可一次整体形成蜂窝结构,并织造了4、6及8层蜂窝结构织物,为拓展蜂窝织物结构变化提供了有益参考。

高硅溶胶含量复合型乳液的制备与性能研究

使用原位乳液聚合法合成高无机-有机组分比（0．6～0．9），高二氧化硅含量（16％～18％）的硅溶胶-聚丙烯酸酯复合乳液。性能测试结果显示，本复合乳液在贮存稳定性、钙离子稳定性以及涂膜硬度和耐热性等方面优于纯丙乳液，而涂膜的耐水白性稍变差；透射电镜照片表明，该复合乳液形成以二氧化硅为核，聚丙烯酸酯为壳的核-壳结构。

二维金纳米阵列制备及其光学响应

有序贵金属纳米结构由于其本身所特有的光学响应及灵活调控能力,在微纳光电子材料与器件研究领域得到了广泛应用。在众多相关研究中,如何实现金(Au)纳米周期结构的大面积快速制备是人们关心的重要问题之一。采用纳米球自组装刻蚀方法,在大孔周期结构模板内部成功制备了新型二维Au纳米阵列,并有效避免了杂散Au纳米颗粒的产生。通过进一步的工艺优化和参量控制,实现了Au纳米颗粒尺寸的灵活调控,并探讨了其结构形成的物理机理。光学测试研究结果揭示了二维Au纳米阵列的表面等离子体吸收与散射响应,并证明其在近红外飞秒脉冲激励下具有显著的双光子吸收(饱和)效应。该研究结果在太阳能电池,光开关及材料微纳制备等领域具有潜在应用。

基于结构性的冻结黄土力学特性试验研究

通过对重塑冻结黄土和人工结构性冻结黄土(通过对重塑黄土添加水泥获取)进行室内三轴剪切试验,研究了围压、含水量、温度、水泥含量等因素对冻结黄土力学行为的影响.结果表明:不同试验条件下,非饱和土试样和饱和土试样的应力-应变关系呈现不同的特点.温度和围压是影响冻土体强度的主要因素,温度越低,其破坏强度越高;非饱和土样强度随围压增大而增大,饱和土体强度受围压影响很小.初始含水量是影响冻土体强度的另一主要因素,对非饱和土样,随着含水量的增加土体强度逐渐增高,达到某一峰值之后随含水量继续增加而减小,饱和土体强度最低.对非饱和土样,水泥含量越高,对应的破坏强度也就越大;但对饱和土样,水泥含量对冻土的应力-应变行为及强度影响不大.最后,提出了与所试验土体强度参数相关的综合性系数M,通过回归分析,得出了其与c和tanφ的关系,并验证了其可靠性.

不同应力路径下结构性土的力学特性

天然土在受荷过程中会经历不同的应力路径,开展结构性土在不同的应力路径下的力学特性的试验研究可以为建立复杂应力路径下的合理结构性本构模型提供试验依据。对结构性土样在不同应力路径下的力学特性进行试验研究。所用土样是人工室内制备的结构性土试样,共进行不同的固结应力状态下常围压、减小围压和增大围压时施加竖向应力直至土样破坏的固结排水和固结不排水三轴试验,对结构性土样在不同的应力路径下的强度特性、破坏特性和变形特性进行探讨和分析。

初始应力各向异性结构性土的侧限压缩特性及数学模拟

为了探讨结构性土的力学特性和变形机理,对人工制备的4组不同胶结特性的初始各向同性、初始应力各向异性结构性土,以及重塑土进行侧限压缩试验。比较压缩曲线可以看出,结构性土压缩曲线存在明显的结构屈服应力;随着结构的逐渐破损,结构性土与重塑土的孔隙比趋于相近。水泥含量越高,土骨架强度越高,土的结构屈服应力越大。由于先期固结压力的影响,初始应力各向异性结构性土的结构屈服应力大于初始各向同性结构性土的结构屈服应力。对基于岩土破损力学理论的结构性土压缩曲线数学表达式中的参数进行确定,并将模拟结果与试验数据进行对比,结果表明模拟结果能较好地反映各向异性结构性土的压缩特性。

排水条件对结构性土中剪切带形成过程的影响

利用人工制备结构性土样进行多组常规三轴试验,重点探讨排水条件对结构性土体破损过程和剪切带形成过程的影响。试验结果表明,不排水条件会减缓弱胶结结构性土的破损,从而加速强胶结结构性土的破损,进而影响土体的变形破坏过程以及剪切带的形成过程。

冻融作用对人工结构性黄土抗剪性能的影响

对重塑黄土及人工结构性黄土进行冻融前后的直接剪切试验,分析冻融作用对不同含水量、不同水泥含量土样的抗剪强度及相关指标的影响.结果表明:经过冻融作用后土样粘聚力变大而内摩擦角无明显变化;含水量和水泥含量对冻融前后土样的抗剪强度均有影响.含水量不变时,随水泥含量的增大,冻融前后土样的内摩擦角均变化不大而粘聚力变大.水泥含量不变时,随含水量的增大,冻融前后土样的粘聚力先增大后减小,内摩擦角变化不大;同一条件下,冻融后的土体结构强度高于冻融前的,冻融前后土体结构强度均随水泥含量的增加而提高;相同的击实功下,不同含水量土体的初始干密度有一定差异,导致试验结果呈现出较复杂的特点.

食品级微乳液的制备及其稳定性研究进展

微乳液是由油相、水相、表面活性剂和助表面活性剂按照一定的比例自发形成的热力学稳定体系,广泛运用于药品、化妆品、食品等行业。主要介绍了微乳液的制备与分析方法、微乳液结构的判别方法,并对影响微乳液稳定性的表面活性剂、助表面活性剂、油相、水相和温度等因素进行了分析。

不锈钢表面陷光微结构的纳秒激光制备

利用纳秒激光微加工技术在316L不锈钢表面制备了微孔阵列结构，实现了金属表面200~900 nm波长范围内光波的吸收增强。获得的微孔结构的直径和深度取决于激光的单脉冲能量和累积脉冲数。单脉冲能量相同时，随累积脉冲数的增加，孔深/孔径比增加，脉冲次数超过1200时，比值趋于稳定。相同累积脉冲数条件下，单脉冲能量越小，孔深/孔径比越大。通过表面光反射率测试对微结构的陷光性能进行了评价，在微孔投影面积占总面积的比例相等、脉冲次数相同的条件下，单脉冲能量越小，所得微孔阵列结构的陷光能力越强。初步探讨了微孔结构特征的形成原因，以及微结构在提高金属表面陷光性能中的作用。