基于紫外纳米压印光刻的氟化混合物模板制备

不同特征尺度和不同周期的氟化混合物软复制模板,通过使用硅主模板和紫外纳米压印光刻技术制备而成。与聚二甲基硅氧烷和其他聚合物材料相比,光刻胶具有优良的性能,如优良的机械强度、低表面能和良好的热稳定性等。在紫外和热纳米压印工艺中,主模板被用作印章。实验结果表明,转移到基底上的图案与主模板非常一致。所制备的氟化混合物复制模板不仅适用于紫外纳米压印,也适用于热纳米压印,并且所加工的复制模板还可被用于制备光电器件,以实现传感、成像、探测、通信和数据存储等领域中的相关功能。

用于各向同性湿法刻蚀中的氮化硅掩膜

在硅的各向同性湿法刻蚀过程中,一般选用HNA溶液(即氢氟酸、硝酸和乙酸的混合溶液)作为刻蚀液,而氮化硅以其很好的耐刻蚀性而优先被选为顶层掩膜材料。在硅片上刻蚀不同的结构,通常需要选择不同的刻蚀液配比。而不同配比对于氮化硅掩膜的刻蚀速率也不一样。分别用PECVD和LPCVD两种方法在〈111〉型硅片上沉积了厚度为560和210nm的氮化硅薄膜,研究和对比了它们在8种典型配比刻蚀液下的刻蚀速率,为合理制作所需要厚度的氮化硅掩膜提供有益参考。

图像引导的微流控单细胞打印系统

传统流式细胞分离方式需要较大的细胞起始浓度,采用机械臂的单细胞分离方式成本高昂,使单细胞技术推广受限。设计并制作了一种集成阀门和动态流阻捕获结构的微流控芯片,可以进行单细胞捕获、鉴定及释放的循环过程;搭建了集成流动控制模块、双光路荧光检测的光学模块和运动收集模块的外围控制系统;实现了图像引导的细胞捕获、特定细胞检测和释放的自动化过程,并通过荧光微球和svf细胞验证了系统可行性。其细胞打印速度为1个/s,细胞活性可达95%以上。该打印系统将有助于构建自动化、操作简便且集多种功能于一体的单细胞分析芯片。

MEMS半球谐振陀螺的角速度积分及其FPGA设计

微电子机械系统(MEMS)半球谐振陀螺是MEMS微陀螺领域的研究热点,能工作在角速度积分模式下,具有体积小、质量轻、功耗低、成本低、对称性高、Q值高,以及精度高等优点。文章给出了一种微型半球谐振陀螺的结构,研究了其工作原理以及检测方法,设计了一种数字式MEMS半球谐振陀螺仪的角速度积分工作模式方案及其FPGA实现方法,以完成目前MEMS半球谐振陀螺的角速度积分模式的控制与检测工作。

基于三元非富勒烯体系的高效有机太阳能电池

有机材料的“窄吸收”特性制约了有机太阳能电池(OPVs)性能的进一步突破,二元体异质结薄膜难以实现对太阳能的有效宽光谱利用.三元OPVs在二元体系中引入吸收互补的第三组分,能够增强器件光吸收,实现光电转化效率的大幅提升.近年来,非富勒烯受体材料的飞速进展,多次刷新有机太阳能电池最高效率记录,丰富并扩展了三元受体材料的选择范围.本文以非富勒烯受体材料Y6作为第三组分材料,高效率非富勒烯太阳能电池PBDB-T-2F:IT-4F作为基础二元器件,研究并分析了以双非富勒烯材料为受体的三元有机太阳能电池工作机理.通过光电特性分析,发现Y6的引入不仅能够增强器件近红外区域的光吸收能力,而且能够有效抑制双分子复合,提高电荷取出率,从而提高器件能量转换效率.通过调节Y6在三元体系中的质量百分比,在Y6占比为20 wt%时,器件实现最高的能量转换效率12.48%,相比于基础二元器件(10.59%)实现了17.85%的性能提升.

基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的设计与制作

提出了一种新型的基于阳极键合的硅微圆盘多环谐振陀螺的结构设计及其制作方法。该种陀螺采用MEMS工艺制作而成,基底材料为肖特BF33玻璃,电极和谐振器均由单晶硅片加工而成,肖特BF33玻璃与单晶硅片通过阳极键合工艺键合在一起。介绍了该种陀螺的基本结构、工作原理,并进行了仿真分析,得出该种陀螺具有较小的频率分裂,表现出陀螺效应。最后,通过MEMS工艺进行了实际加工,得到了该种陀螺的实验样品。

微型人造血管壁面特征对血液流动的影响

针对3D打印和喷丝成型两种不同微加工方法制备的人造血管壁面特征对其内部液态流场的影响开展仿真研究。借助商用Comsol软件,研究了不同壁面拓扑形貌,结构尺寸和流体粘度等因素对人造血管内部流场的影响规律分析。结果表明:3D打印制备的人造血管内壁面凸起阵列结构在流场内形成了液体滞留区,该区域面积不随液体粘度的变化而变化,而会随着凸起结构尺寸的变大而变大;当滞留区带有血栓时,滞留区域面积进一步增大,容易引起血小板富集,因此,3D打印的人造血管壁面凸起结构对于血栓具有诱发和强化的作用。

仿蜂鸟微飞行器扑翼机构运动学、升力及clap-fling机制研究

设计了一种手掌尺度的微型扑翼飞行器机构,模拟自然界中的蜂鸟。通过曲柄摇杆机构,将主电机齿轮的旋转运动转变成遥杆的往复运动,并利用线传动放大拍打角,最终转化成翅膀的拍打运动。扑翼机构总重约9g,翅膀拍打角幅值为180°,扑翼频率15 Hz,翼展200 mm。扑翼机构机身由3D打印制作,翅膀由聚合物薄膜和碳纤维采用多层叠合工艺制作而成。通过高速相机以1000 fps拍摄,检验翅膀的运动学,观察到clap-fling机制。利用多轴力/力矩传感器进行力测试,得到不同扑翼频率下的升力值,发现clap-fling机制对于升力提升有显著作用。通过研究翅膀尾缘长度对升力的影响,获得最佳的尾缘长度。