微模具重复利用的高深宽比铜微结构微电铸复制技术

针对紫外线光刻、电铸成型和注塑(UV-LIGA)工艺的去胶难题,提出了一种以脱模代替去胶的改良工艺,用于批量制造高深宽比铜微结构。该工艺以可重复利用的硅橡胶软模具代替传统的SU-8光刻微模具,采用硅通孔(TSV)镀铜技术进行微电铸填充,然后通过直接脱模实现金属微结构的完全释放,既解决了去胶难题,又能够解决高深宽比微模具电铸因侧壁金属化导致的空洞包夹问题,同时可以大幅降低成套工艺成本。仿真和实验结果显示,热处理可以改善脱模效果,显著降低脱模损伤,支持微模具重复利用。采用初步优化的改良工艺已成功实现深宽比约3∶1的铜微结构的高精度复制。

镍基碳纳米管复合薄膜的电沉积技术

本文选用多壁碳纳米管作为增强相材料,采用超声复合空气搅拌及复合电沉积技术,制备了碳管分散均匀,镀层表面平整的连续镍基碳纳米管复合薄膜。经扫描电子显微镜(SEM)观察,超声复合空气搅拌可以有效改善镀层中碳纳米管的分散性和镀层表面平整性。通过选择合适的电流密度和镀液中碳纳米管含量可以调整镀层中碳纳米管的复合量,并同时保持镀层的平整性和镀层中碳纳米管的分散性。在实验测定的几组数据中,当碳管量为6~8g/L,电流密度为5A/dm2,分散剂加入量为6ml^8ml/L,超声复合空气搅拌时,得到表面平整,碳纳米管分散良好的连续致密镀层。用碳硫分析仪测得碳纳米管复合量可达5.7%(体积百分比)。

用于特殊环境的薄膜应变计的制备与表征

使用磁控溅射制备了卡玛合金薄膜应变计,研究了退火温度对薄膜微观结构的影响,测试了薄膜的电学性能以及压阻响应特性,并进行了环境实验。结果表明,随着退火温度升高,薄膜的电阻率逐渐下降,电阻温度系数则逐渐升高,在室温下有最小的电阻温度系数(TCR),约为59.9×10^(-6)/℃,经过200℃退火处理的薄膜应变计的应变灵敏度系数(GF)为2.2,TCR为64.4×10^(-6)/℃。经历温湿循环、盐雾、霉菌试验后,薄膜的压阻特性变化不大,能耐受海洋特殊环境。

平面线圈型MEMS微电磁驱动器的理论分析与实验研究

介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS微驱动器,基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明考虑线圈绕组半径不同而产生的分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型,便于定量分析微驱动器结构物理参数对于磁通分布和电磁力的影响,从而为进一步优化设计该微电磁驱动器提供了理论分析依据.

利用羧化纳米磁株抽提微量DNA及荧光定量检测方法的研究

利用实验室制备的表面修饰有羧基的Fe3O4纳米磁珠对DNA的分离进行了研究,确立了快速、高效、安全、经济的分离纯化方法。利用荧光染料Sybr GreenⅠ对微量DNA进行定量检测,具有灵敏度高、重复性好及操作简单的优点。

人肺腺癌细胞SPC-A1对氨基硅烷纳米Fe_3O_4内吞途径及机制的初步研究

目的：探讨氨基硅烷纳米Fe_3O_4进入到人肺腺癌细胞SPC-A1的内吞途径及其机制。方法：在不同温度及细胞松弛素B处理前后对人肺腺癌细胞SPC-A1进行培养,通过透射电镜动态观察细胞对氨基硅烷纳米Fe_3O_4的不同内吞情况。结果：氨基硅烷纳米Fe_3O_4颗粒与SPC-A1细胞在低温条件混合培养时可阻断氨基硅烷纳米Fe_3O_4颗粒进入细胞质,而以静电作用的方式吸附于SPC-A1细胞膜表面。然而,当处于37℃条件培养时可激活细胞内吞作用,纳米颗粒首先进入细胞表面包被小窝、通过内吞体进入溶酶体。但经采用细胞松弛素B处理后,可导致37℃培养的SPC-A1细胞无法内吞纳米颗粒。结论：氨基硅烷纳米Fe_3O_4系通过细胞吞噬途径而进入细胞质,Fe_3O_4纳米颗粒有可能作为一种研究细胞内吞的示踪剂。

MEMS微电磁驱动器的分段磁路模型及实验研究

介绍了一种MEMS电磁微驱动器。基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,建立了平面线圈微驱动器的非线性磁路模型。实验结果表明,考虑线圈绕组半径不同而产生的磁动势分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型。采用硅微细加工技术和微电铸技术成功地制作出了这种微驱动器,并对器件的性能进行了测试,测试结果表明,该模型能很好地计算驱动器的电磁力。

基于柔性掩膜的高可靠性玻璃喷砂微加工工艺

喷砂是一种高效率的表面加工技术,将其应用于微加工领域可以实现对玻璃、硅和陶瓷等脆性材料的选择性刻蚀.本文着重探讨了掩膜性质及刻蚀条件对喷砂微加工刻蚀效率及刻蚀形貌的影响.实验中对柔性聚二甲基硅氧烷(PDMS)掩膜微结构的制备方法进行了改良,即借助精密切削工艺实现PDMS/SU-8微结构边界精确互补成形,制备了可以满足选择性刻蚀要求的掩膜结构.同时改变实验条件,研究了掩膜开口尺寸、压缩空气压强以及砂材粒径对喷砂速率及刻蚀形貌的影响.结果表明:适当增大压缩空气气压有助于待刻蚀材料从塑性到脆性的转变,刻蚀速率有明显提高.而将砂材粒径从30μm减小至20μm,可以改善成形形貌.初步研究结果表明,文中提出的玻璃喷砂微加工方法能够满足深度为500μm的玻璃通孔阵列的刻蚀要求.

SiC微加工工艺及其在高温电容压力传感器中的应用研究进展

综述了碳化硅(SiC)材料的薄膜沉积、刻蚀、减薄、键合、欧姆接触等微加工工艺,并以SiC高温电容压力传感器为典型应用,介绍了SiC高温压力传感器的研究现状。

基于反相取消结构的全差分微陀螺仪馈通取消电路

由于加工工艺和测试环境的限制,基于MEMS工艺制备的微陀螺仪存在寄生馈通电容,严重干扰信号的检测。而常用的馈通取消方法依赖于微陀螺仪和电路的对称性,难以有效地消除馈通信号。针对以上问题,通过建立包含馈通电容的RLC等效电路模型,分析馈通效应的影响,提出一种结合双边反相取消结构的全差分馈通取消电路,利用反相取消结构调节由差分电路的不对称性所引起的馈通误差,该方法可以在提高驱动力的同时有效消除馈通信号。以方形质量块微振动陀螺仪为研究对象,测试采用该方法取消馈通后的检测信号信噪比(SNR)为25.57dB,相比馈通取消前信噪比提高了13.32倍。测试结果表明该方案能有效地补偿馈通电流并提高微陀螺仪的信号检测性能。

微型平面式气体火花开关的设计和制作

基于表面微加工技术,设计并制作了一种微型平面式气体火花开关,其尺寸仅为1.5cm×0.5cm,对制作的微型火花开关进行电路测试,得到其输出电流峰值约为3 450A,上升时间164ns。结合实验结果,对开关器件进行电路系统仿真并提取参数,得到系统电感为26.5nH,电阻为0.066Ω,与传统机械结构的立体式火花开关相比,器件参数得到显著优化。

MEMS薄膜热流传感器研制

基于微加工技术设计制备了一种微机电系统(MEMS)薄膜热流传感器。采用COMSOL软件,对不同结构参数MEMS薄膜热流计进行仿真模拟,通过对仿真结果对比和分析,优化热流传感器的设计参数。根据优化的设计参数利用MEMS工艺制备薄膜热流计。搭建了标定系统,对所制备的MEMS薄膜热流计进行性能测试和标定。实验结果表明:薄膜热流计的电压输出响应曲线的变化趋势和仿真结果一致,此外,薄膜热流计的输出电压和热流密度呈良好的线性关系。

一种新型双稳态微机电系统电磁微继电器的研制

介绍了一种基于微机电系统(MEMS)技术的新型双稳态电磁微继电器的设计及其制作工艺,并对其主要性能进行了测试.利用换向脉冲电流驱动高效的“三明治”式电磁驱动结构,带动电接触刷的运动来控制外电路的通断;辅助设计的永磁稳定结构使器件在脉冲间歇能够保持稳定状态而无需额外功耗.测试结果表明,这种新型电磁微继电器具有体积小,功耗低,响应速度快,接触电阻小等优点.

细胞内磁热疗研究概述

热疗即加热疗法,是指通过升高肿瘤温度,利用热能杀灭癌细胞和肿瘤组织的一种物理疗法。通过在磁性纳米粒子表面进行各种修饰,提高磁性纳米粒子进入肿瘤细胞的效率及选择性,在体外交变磁场的作用下促使进入细胞内的纳米磁性粒子产热而杀伤肿瘤细胞,这种方法称为细胞内磁热疗。作者就肿瘤细胞内磁热疗的研究进展作一综述。

红外显微热成像系统研究及应用

红外显微热成像系统基于红外热成像、红外图像处理和光学显微技术,能够分析微小物体或局部细节的温度变化,具有无损检测、灵敏度高等优点。对红外显微热成像系统的研究背景进行了概括,介绍了它的基本原理和系统组成,总结了红外显微热成像系统的研究现状及其在微电子器件检测、医学诊断、科学实验研究等方面的应用进展,对其存在的问题进行了分析,并且展望了红外显微热成像系统的未来发展趋势。

基于NSCT-PCNN的多聚焦红外图像融合

由于红外镜头景深的限制,为获得场景中所有区域都聚焦清晰的图像,提出一种在非下采样轮廓波变换(NSCT)域结合改进的脉冲耦合神经网络(PCNN)的多聚焦红外图像的融合算法。首先通过NSCT将图像分解为不同尺度和方向的子带;低频子带图像利用基于一致性验证的特征选择规则进行融合;对于高频子带,采用改进的空域频率激励PCNN模型,选择点火时间最大的系数进行融合;最后通过NSCT反变换得到融合图像。通过多组同一场景不同聚焦位置下的红外图像融合实验,结果分析表明该算法能从源图像中获得更多的信息,更好地保留源图像的边缘信息,融合效果优于相关算法。

基于金属表面等离子体的光学器件

基于金属表面等离子体的光学器件受到了越来越多的关注。简述了金属表面等离子体的特性,介绍了几种基于金属表面等离子体的光学器件,并讨论了此类器件的发展和应用前景。

用于MEMS器件的键合工艺研究进展

随着MEMS器件的广泛研究和快速进步,非硅基材料被广泛用于MEMS器件中。键合技术成为MEMS器件制作、组装和封装的关键性技术之一,它不仅可以降低工艺的复杂性,而且使许多新技术和新应用在MEMS器件中得以实现。目前主要的键合技术包括直接键合、阳极键合、粘结剂键合和共晶键合。

一种基于MEMS的主动式光纤连接器

介绍一种基于MEMS技术的主动式光纤连接器,上层为双层结构电热驱动器,下层为硅V型槽。双层结构在常温下作为压制光纤的盖板,通电后作为单稳态电热驱动器,盖板翘曲,放入或取出光纤。利用Ansys有限元分析软件并结合工艺条件,对热驱动器部件的性能进行了分析与仿真。利用表面硅工艺和体硅工艺制备出核心驱动部分,检测盖板翘曲情况下性能。

面向毫克级仿昆扑翼微飞行器的力-力矩传感器

毫克尺度微型仿生飞行器基于柔性高频翅拍运动的升力机制,具有柔性大变形、振动非线性、多自由度力-力矩耦合等特征,其有效升力/力矩范围处于mN/(μN·m)量级,通用力传感器较难准确测定力学参数,进而给微型仿生飞行器的设计与控制带来一定的困难。文章提出了一种面向微型扑翼飞行器的新型力-力矩传感器,它可以在固定约束条件下实现微飞行器高频扑翼运动产生的升力和力矩的测量,为扑翼飞行器控制力和力矩解耦研究提供精度较高的数据。该传感器采用对称式多悬臂梁柔顺机构将升力/力矩转化为微小形变,结合高带宽、高精度电容位移测量装置,可以采集高频振动条件下的微小升力/力矩。基于梁理论进行了传感器力学建模,并结合有限元仿真验证了原理的可行性。对被测对象微型仿生扑翼飞行器的主要测量参数范围开展结构与工艺设计,实验结果显示,该传感器的升力测量范围为-10~10mN,力矩测量范围为-20~20μN·m,特征频率为1kHz,升力和力矩的灵敏度分别为0.01mN和0.01μN·m,经验证,对整机重量在80~250mg、工作频率在1~200Hz范围的微型扑翼飞行器具有较强的适用性。