芯片研制用微纳米尺度温度测量方法及其展望

微纳米尺度温度测量,提供微小尺度区域的高精度温度信息。然而现有的测温技术无法满足芯片性能日益提升的需求,例如以热电偶等为代表的接触式测温具有较高的测量精度,但其响应速率慢难以实现宽场热成像;以红外辐射等为代表的非接触式测温可实现芯片表面的快速热场测量,但测温精度较低、空间分辨率受到波长的限制。因此传统测温方法难以同时满足高精度、微纳米尺度的快速温度测量,亟需寻求新的测温技术。随着量子精密测温技术的发展,基于固态量子自旋效应的金刚石带负电的氮-空位(negatively charged nitrogen-vacancy,NV-)色心测温技术有望解决上述问题,突破现有微纳米尺度测温在芯片研制方面的应用瓶颈。鉴于此,首先综述对比了现有芯片用测温技术的特点和发展现状,而后调研分析了金刚石NV色心测温计量特性及小型化、集成化技术发展趋势,并展望了金刚石NV色心测温在芯片研制领域的技术优势和应用前景,提出其发展面临的挑战。

流体流动的边界滑移问题研究进展

最近十几年来,随着现代微/纳米测试以及分子动力学模拟技术的出现和发展,流体流动的边界滑移问题研究获得了突飞猛进的发展.边界滑移相关研究大体可分为3个方面:实验、分子动力学模拟和理论数值分析,前两者主要以发现边界滑移现象、探索边界滑移的产生机理以及各因素对边界滑移的影响规律为主要研究目的,向后者主要研究边界滑移的物理模型、相关问题的计算方法以及边界滑移对流体系统流体动力学行为的影响.本文首先简要回顾了液体流动的边界滑移及其相关问题的早期研究历史,随后对边界滑移问题的研究现状进行了综述,最后展望了该领域今后的研究重点及其应用前景.

微纳米和微米木纤维理论研究的现状与工业化前景

微纳米和微米木纤维技术是近代高科技技术与木材工业结合的集中体现。本文综合介绍了国内外微纳米和微米木纤维理论研究现状,阐述了微纳米和微米木纤维理论的应用在我国的工业化前景。

微纳尺度SiO_2对雄性大鼠生殖功能及子代的影响

目的探讨微米与纳米尺度SiO2染毒对雄性大鼠胚胎发育及子代的影响。方法将30只雄性Wistar大鼠分为5组，经气管分别注入不同浓度的纳米SiO2（20～40nm）与微米SiO2（1～10μm）。雄鼠染毒5周后与正常成年雌鼠按1：2合笼交配5d，于妊娠第20天各组处死一半雌鼠，检查胎鼠情况；另一半雌鼠自然分娩，检查仔鼠情况。结果纳米SiO2对雄性大鼠染毒影响了大鼠交配及胚胎形成，纳米高剂量组雄鼠交配率（66．7％）及每窝活胎数（11．8）均小于对照组（100％、14．0），差异有显著性（P〈0．05）；但对胎鼠及仔鼠生长发育未产生明显影响，各组胎鼠及仔鼠体质量、身长等指标与对照组比较差异均无显著性（P〉0．05）。相同剂量纳米组与微米组比较，差异均无显著性（P〉0．05）。结论纳米SiO2对雄性大鼠生殖有一定的损伤作用，但对于成功受孕后的胎鼠及仔鼠影响不明显。

剪切率对微纳米间隙下流体边界滑移影响的试验研究

为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动特性,采用修饰的原子力显微镜针尖,针对微纳米间隙下受限液体的边界滑移现象,对边界滑移在不同趋近速度下的特性进行了试验研究。固体壁面为Si(100)表面,试验液体为去离子水。试验结果表明,当球-盘间隙大于某一临界间隙后,不发生边界滑移;名义趋近速度越小,固液界面开始发生滑移的临界间隙越小,表现出明显的速度相关性。为进一步探究滑移和运动速度相关的原因,研究了固液界面上流体剪切率的分布规律,研究结果证实,边界滑移与剪切率相关,但只有在达到某一极限剪切率时才会发生边界滑移。

微纳甲烷传感技术的研究

针对矿山物联网发展对甲烷传感器低功耗、微型化、低成本的设计要求,对一种基于微纳米技术的载体催化燃烧式甲烷传感器展开研究,着重介绍了该种甲烷传感器的微加热器及低维甲烷传感方面的研究现状及相应成果,并介绍了一种新型金属-绝缘体-金属结构的金属氧化物半导体甲烷传感器。该种甲烷传感器具有功耗低、体积小等特点,符合矿山物联网的发展需求。

南堡滩海深层天然气藏保护储层钻井液体系研究与效果评价

南堡滩海是渤海湾盆地北部的一个小型陆相断陷滩海,天然气资源丰富。但因地质条件复杂,储层伤害机理认识不清增加了储层保护难度,同一层位邻井有高产井有失利井,产气量差异显著。通过对比测定不同流体驱替、污染前后的气相及油相渗透率恢复值,分析得出天然气储层的水锁伤害程度较油层高出30~50个百分点。在此基础上利用反渗透及防水锁协同作用理论完善研究了180℃抗高温聚束型低自由水钻井液,体系高温高压失水为8 m L,膜效率可以从0.11提高至0.5,对地层岩心气体渗透率恢复值达到91%。在NPAX-C等两口井上应用,表现出良好的泥页岩抑制性及致密天然气储层保护效果,能够满足利用水基钻井液钻探南堡滩海致密天然气储层的需求。研究成果为南堡滩海致密天然气藏高效勘探提供了更加可靠的技术支持,其技术思路也为国内类似致密天然气藏的勘探开发提供了良好的方法借鉴和示范作用。

X射线衍射研究纳米材料微结构的一些进展

本文在简单评叙过去常用于金属材料中晶粒(嵌镶块)大小和微观应变的X射线衍射线形分析方法(分离微晶—微应变二重宽化效应的Fourier分析、方差分析和近似函数三种方法)之后,介绍了作者及合作者近年来发展和建立的分离微晶—微应变、微晶—层错、微应变—层错二重宽化效应和分离微晶—微应力—层错三重宽化效应的一般理论、最小二乘方法和计算程序系列。然后把这些方法用于评价各种典型纳米材料微结构的研究。它们包括:(1)贮氢合金MmB5;(2)面心立方结构纳米NiO的分析,获得微结构参数与热分解温度的关系;(3)体心立方结构的V-Ti基合金在吸放氢过程中的结构变化;(4)用来研究镍氢电池活化前后正极-βNi(OH)2的微结构时,对一般方法作简化,从而了解了-βNi(OH)2在镍氢电池中充放电过程和电池循环过程中的行为;(5)六方纳米ZnO的微结构研究和添加Ca、Sr和混合稀土的Mg-Al合金中的微结构研究;(6)还用于六方(2H-)石墨堆垛无序度的测定。实际应用发现,对不同的纳米材料合理应用分离X射线衍射多重宽化效应的一般理论和方法显得十分重要。实际应用还发现,所提出的分离多重宽化效应的方法,能用于评价和研究纳米材料及其在使用过程微结构的变化,从而把材料性能与微结构参数联系起来,建立性能与结构之间的关系,并已获得不少有益结果。

纳米技术在微型机械中的应用

纳米技术及微型机械被认为是21世纪的核心技术。本文介绍了纳米技术及微型机械的基本概念及纳米加工、纳米材料和纳米摩擦学等纳米技术在微型机械中的应用。

玻璃微、纳米管及其在电分析化学中的应用

本文简单介绍了玻璃微、纳米管的发展历史及其制备进展。对其在分析化学中的应用进展 ,特别对其在液 /液界面电化学和电分析化学研究中的应用进行了较详尽地评述和展望。引用参考文献 5

微纳米尺度生物体温度测量方法及展望

温度是描述凝聚态物质系统热力学状态和演变的基本参数。微纳米级的温度传感在生物体(细胞)、芯片、低维人工材料等领域中有着重要的应用前景,可作为定量化观测生物体活动能力、化学反应、生命演变的技术途径。鉴于该类型温度传感器的种类繁多、计量性能差异明显,主要从测温技术特点和计量性能两个方面,对应用于微纳米尺度生物体测温的微纳热电偶、热电阻、红外热像仪、磁性纳米粒子和荧光发光等类型的温度测量方法进行了综述和比较分析,并展望了微纳米尺度生物体温度测量领域的发展前景。

致密砂岩储层小尺度非均质性与石油富集特征

以鄂尔多斯盆地合水地区长6储层为例,运用岩心、扫描电镜、高压压汞、微-纳米CT技术,从毫米、微米和纳米3个尺度分析致密储层的非均质性,揭示致密砂岩储层小尺度非均质性对致密油富集的影响,明确了小尺度非均质性的特征及其对致密油富集的影响,确定了含油孔喉半径的下限.结果表明：致密储层毫米尺度下层理缝、块状层理与粒序层理发育,岩心内存在钙质胶结与大量的泥质条带.微米尺度下粒间孔隙（2~50μm）与微裂缝（50~300μm）发育,纳米尺度下粒内孔隙（50~500nm）发育.毫米尺度下,层理缝的发育导致致密油的局部富集.其中块状层理最有利于石油的富集,正韵律与中间突进韵律影响致密油的分布,钙质胶结与泥质条带不利于致密油的富集.微纳米尺度下,致密油主要发育在较大的条带状孔隙中,孤立的孔隙如果有微裂缝的沟通也有致密油的富集.致密储层的孔喉半径下限为50~80nm.

Y_2(CO_3)_3的沉淀结晶过程与晶粒大小控制

研究了NH_4HCO_3与Y(NO3)3反应形成的Y_2(CO_3)_3沉淀在陈化过程中的结晶生长机制及其晶粒大小控制方法。结果表明:在陈化过程中发生了由无定型沉淀向水菱钇型结晶Y_2(CO_3)_3的相态转变,其外观形貌也相应地由纳米球形颗粒转变为哑铃状、鸟巢状和球状结晶聚集体。首先是晶型核在颗粒表面的形成,随即进入晶体生长阶段,促进无定型沉淀的快速溶解并在晶核表面生长,表现出以沿晶胞c轴方向的一维生长特征,形成针状细小结晶;由于结晶速度快,针状结晶演变为枝状,并相互连生聚集成哑铃型、巢型和球形聚集体。提高陈化温度可以加速相态转变和形貌演变过程,在短时间内获得大颗粒结晶聚集体。据此,提出了通过沉淀结晶过程和条件的控制来合成不同大小和形貌的Y_2(CO_3)_3和Y_2O_3粒子的基本方法,并分别制备了中心粒径D50在600 nm左右和35μm左右的Y_2O_3产品。

微纳米间隙受限液体边界滑移与表面润湿性试验

为了研究微纳米间隙下固液界面间流体的流动及输运特性,采用修饰的原子力显微镜针尖,针对微纳米间隙下受限液体的边界滑移现象选用不同润湿特性的固-液界面进行了试验。固体壁面样品采用Si(100)面和OTS自组装膜,试验液体采用去离子水和十六烷。结果表明,当微间隙临界尺度小于6.67×10-3时,边界滑移效应对流体动压力有重要作用;润湿性极好的表面也会产生边界滑移,对试验液体具有10nm左右的滑移长度;润湿性差的光滑表面的边界滑移长度值明显大于润湿性好的表面。所得结果对于微流体输运与控制有重要的理论意义与实际价值。

微纳米颗粒的激光去除

微纳米颗粒的去除是半导体、微电子、微型机械、精密光学等高新技术中的关键问题,而常规清洗方法难以有效去 除。近年来国际上发展的DLC、SLC激光去除方法非常有效,本文对DLC、SLC的实验方法、去除机制、影响因素和规律等进 行综述,指出了存在的问题。

胶体刻蚀技术简介及其应用探索

近年来,具有特殊功能的微观图案化表面引起了人们浓厚的研究兴趣,并被广泛应用于微反应器、生物传感器、微电子器件、光学器件以及生物界面等领域。在众多微观图案化表面的构筑方法中,胶体刻蚀技术备受人们关注。本文对胶体刻蚀技术的进展及其应用进行了综述,并对其发展趋势进行了展望。