印制电路中电镀铜技术研究及应用

电镀铜技术是制造印制电路板、封装载板等电子互连器件的核心技术。本文介绍了印制电路中电镀铜技术及其发展概况,主要总结了电子科技大学印制电路与印制电子团队在印制电路电镀铜技术基础研究和产业化应用等方面的工作。首先,以三次电流分布理论为基础,采用多物理场耦合方法构建阴极表面轮廓线随时间变化的镀层生长过程模型。该模型描述了铜沉积与微纳孔结构、添加剂特性、输入电流、对流强度等相关影响因素的函数关系。通过引入添加剂相关函数,该模型能够较好应用到整平剂筛选和性能评价、电镀铜需求和镀液配方匹配、电镀参数优化等技术开发和应用领域。然后,介绍了添加剂竞争吸附过程的电化学研究以及利用传质调控添加剂局域浓度实现快速微盲孔、微沟槽填充的工业技术。之后,介绍了氮杂环低聚物系列整平剂结构-电化学构效关系研究和应用。最后展示了氧化还原型添加剂的开发情况,并对印制电路中电镀铜技术的研究和应用发展进行了预测。

基于三端口变换器的混合式电源控制策略研究

结合了超级电容器和蓄电池的混合式电源,能充分发挥超级电容器功率密度大和蓄电池的能量密度大的优点,大幅度提高电源性能,满足电动汽车、光伏等具有脉动性负载的要求。对混合式电源中将超级电容器和蓄电池连接起来的功率变换器进行了研究,用带有双向三端口DC-DC变换器替代了常用的单端口双向DC-DC变换器,并提出了一种适用于双向三端口DC-DC变换器能兼顾电池电性能和系统稳定性的控制策略。在MATLAB仿真环境下,建立了系统仿真模型,对其充放电情况进行仿真,验证了变换器结构和控制策略的有效性。

多孔TiO2/NaPSS复合湿敏材料制备与性能研究

采用模板法在铜叉指电极上制备了多孔氧化钛/聚苯乙烯磺酸钠(多孔TiO2/NaPSS)复合湿敏材料。并采用扫描电镜(SEM)对其微观结构进行表征分析,LCR数字电桥对其湿敏特性进行测试分析。结果表明,相对于NaPSS和TiO2/NaPSS两种湿敏材料而言,多孔TiO2/NaPSS复合湿敏材料具有更低的阻抗值及湿滞差,较好的线性关系,其响应速度更快,重复稳定性更高,在湿度传感器方面具有广阔的应用前景。

IB族金属掺杂单层MoS_2电子结构的研究

本文基于密度泛函理论框架下的第一性原理,采用数值基组研究了IB族金属Cu,Ag,Au掺杂单层MoS_2的键长畸变、稳定性、能带结构和态密度。探讨了Cu,Ag,Au掺杂对单层MoS_2电子结构的影响;结果表明:Cu,Ag,Au在Mo位掺杂都会导致杂质原子附近的键长发生畸变,但畸变程度略有差异,Cu掺杂体系的稳定性强于Ag,Au在Mo位掺杂的体系;Cu,Ag,Au掺杂致使单层MoS_2的禁带中出现新能级;Cu,Ag,Au在S位吸附的稳定性强于Mo位吸附,对于MoS_2在S位吸附Cu,Ag,Au对其禁带的宽度影响较小;但稳定性最强的都是Au元素的吸附体系。

基于SAW技术的压力传感器设计研究

将声表面波(SAW)传感原理引入无源无线压力传感器设计,以新型材料硅酸镓镧作为压电基片材料,将2个反射栅的相位差作为压力传感器的输出信号,从而部分消除了环境温度变化带来的影响.设计较高的声表器件中心频率(433.92 MHz附近),从而提高了传感器的灵敏度.叉指换能器(IDT)的叉指对数设计既满足抑制旁瓣的要求,又满足声表面波激发能量的要求.对SAW压力传感器件的结构进行理论分析,采用计算机软件进行了建模和仿真.实验结果表明:以新型材料作为基片,以相位差作为输出信号,以433.92 MHz作为中心频率,并选择合适的叉指对数设计的压力传感器具有温度性能好、灵敏度高、测量误差小和压力相位差特性好的优点.

活性炭超级电容器电极材料放电过程非线性特征研究

论述了活性炭超级电容器材料充放电性能的测试方法步骤和测试结果,在此基础上,通过模拟,确定放电电流随时间的变化规律.建立物理模型,用固体物理理论,从微观角度研究材料的电阻随温度的变化,进而得到活性炭超级电容器材料放电电流强度随温度和放电时间变化规律的解析式,探讨材料原子的非简谐振动对电极材料放电性能的影响.结果表明:(1)电极材料放电电流随时间的变化并不遵从将它作为线性元件处理时的按时间的负指数规律变化,而是非线性减小,减小的情况与温度有关;(2)活性炭超级电容器材料的电阻随温度升高而增大.增大情况与原子振动情况有关:将原子振动作简谐近似处理时,材料的电阻的倒数几乎与温度成反比,考虑到原子非振动后,其电阻随温度升高而增大的情况加剧,温度愈高,非简谐振动项的影响愈大;(3)本文提出的物理模型和采用的理论,能对活性炭超级电容器电极材料放电性能进行有效的研究.

硫掺杂三维石墨烯的制备及其电化学特性研究

以Hummer法制备的氧化石墨烯为前驱体,选用硫为掺杂元素,采用水热法制备了硫掺杂三维石墨烯电极材料(CS材料)。通过SEM、BET等表征方法分析了该材料的微观形貌及孔径分布;并重点研究了在不同掺杂剂比例下制备的CS材料的电化学性能。结果表明CS材料的比表面积为378.45 m^2/g,其孔径主要分布在2~5 nm之间;当硫碳质量比为0.25:1时,CS材料的电化学性能最佳,其等效串联电阻仅为2.54Ω,比容量高达134.7 F/g(0.1 A/g),即使电流密度倍增10倍(1 A/g),其比容量仍可达到89 F/g。该方法具有成本低、安全等优点,所制备的硫掺杂三维石墨烯在超级电容器中具有良好的应用前景。

石墨烯/MnO2复合电极材料的一步合成及其电化学性能研究

提升超级电容器性能的关键是提高其电极材料的电化学特性,其中改变制备工艺,复合不同种材料都是可行之法。本文采用简单的一步水热法制备出石墨烯/MnO_2超级电容器复合电极,采用扫描电子显微镜(SEM)表征分析其微观形貌,X射线光电子衍射仪(XPS)对其成分进行分析。结果表明石墨烯与MnO_2有机复合在一起,并呈现交叠连接的花状褶皱开放结构,具有较大的比表面积,有利于电极与电解液的充分接触。三电极电化学测试表明:复合电极具有较好的可逆性及倍率特性,且在5×10^(-3)A/cm^2的电流密度下,比电容达到655. 5×10^(-3)F/cm^2,具有较好的应用前景。

活性炭电极材料的有效电阻和放电电压随时间变化规律研究

论述了测试活性炭超级电容器材料充放电性能的方法步骤和测试结果,在此基础上,用微分方程非线性响应理论,研究材料放电电压随时间的变化规律,并得到材料的有效电阻和电容的数值以及放电电压随放电时间变化的解析式.结果表明:电容器不是线性元件,而是非线性元件;活性炭超级电容器材料放电电压随时间的变化并不遵从简单的负指数规律,而是非线性变化;用微分方程非线性响应理论得到的结果与实验测试结果符合较好.

石墨烯蓄热和传热性能热稳定性随温度变化规律研究

考虑到原子振动的非简谐效应,应用固体物理理论,分析了影响石墨烯蓄热和传热稳定性的因素,得到了石墨烯自由能以及蓄热和传热性能的热稳定性温度系数随温度变化的规律,并探讨了原子非简谐振动对它们的影响.结果表明:①由于原子振动的非简谐项,石墨烯自由能随温度升高而增大,且温度愈高,非简谐效应愈显著;高于室温时石墨烯的自由能的热稳定性温度系数很小(∝10^-7),并随温度升高而缓慢减小;②石墨烯不仅蓄热量大、导热性好,并且其蓄热和传热性能热稳定性也很好,在300~1000 K的温度范围内,蓄热和传热的热稳定性系数在0.0200~0.0013之间,且随温度升高而非线性减小;③原子非简谐振动对石墨烯的蓄热和传热性能的热稳定性有重要的影响,考虑到非简谐振动后,石墨烯的蓄热和传热热稳定性系数要比简谐近似的值稍大;④考虑到非简谐项对自由能等的影响,其结果比只考虑到对德拜温度影响的结果,与实验和其他文献结果更接近.

ZnS类石墨烯热膨胀系数、弹性模量以及有效电荷变化规律研究

考虑到形变和原子的非简谐振动,用固体物理方法,研究了ZnS类石墨烯的热膨胀系数和弹性模量随温度的变化规律以及有效电荷和极性与形变的关系,探讨了形变和原子非简谐振动对它们的影响.结果表明:①ZnS类石墨烯的热膨胀系数为负值,数值在1.178×10^-3~22.323×10^-3K^-1之间随着温度升高而增大;而弹性模量在0.241 405~453.253 5 GPa之间随着温度的升高而增大.②简谐近似下,热膨胀系数为零,弹性模量为常量;考虑非简谐项后它们才随温度升高而变化,温度愈高,非简谐效应愈显著.③大小形变、剪切形变、单轴形变这3种形变中,大小形变对正有效电荷、单轴形变对负有效电荷影响最大,剪切形变对正、负有效电荷影响最小;④大小形变对极性的影响可达到70.4%,而剪切形变的影响仅为46.5%.

玉米芯基多孔炭电极材料的制备及其电化学特性研究

采用高温碳化法、氢氧化钾活化等手段,制备出具有较好充放电性能与循环稳定性的玉米芯基生物质活性多孔炭。探究了碳化温度和无机碱质量占比对玉米芯基多孔炭材料的微观形貌结构、比表面积和电化学性能的影响。结果表明:碳化与活化温度为900℃时,基炭材料与无机碱质量比为1∶2时,该玉米芯基多孔碳材料的比表面积为1591.8 m^(2)/g,在电流密度0.2 A/g时其比容量达到168.6 F/g,在电流密度0.5 A/g时其比容量为159.5 F/g。该生物质活性多孔碳材料具有较好的导电性和储能性能,对超级电容器应用具有十分重要的意义。

浅析目标型教学法在《电气控制及PLC》课程中的应用

《电气控制及PLC》作为机电一体化专业的核心课程,囊括的知识面较广,理论教学难度较大,学生理解起来也较为困难。通过使用目标型教学法,既提高了学生的学习兴趣,又降低了教师的理论教学难度,是一种行之有效的专业核心课程教学方法。本文就目标型教学法的定义、优点、原则进行了讨论,并针对其在《电气控制及PLC》课程中的应用进行了介绍。

太阳能电池用空气球形结构光学薄膜抗反射效果的仿真研究

设计了一种双层球型反射膜,利用FDTD软件模拟了气泡的直径、占空比、分布周期对空气球形薄膜抗反射性能的影响规律。利用波长为446 nm^592 nm平面光照射具有亚波长空气气泡结构的硅基底时,结果显示当单层空气球形结构的周期与气泡直径分别在108 nm与100 nm附近时,设计的亚波长结构可以针对中心波长450 nm光波段取得不错的抗反射效果,但是在所设计波段外并未发生反射率降低的现象。选取双层空气球形结构的最上层气泡直径为108 nm,第二层空气球形直径为137.5 nm,结果表明在446 nm^529 nm波段内,双层球形结构薄膜的反射率低于0.04,抗反射效果明显优于单层球形结构薄膜的抗反射效果,并且有明显的的角度不敏感性特点。

乙醇检测用SnO_(2)材料的微观组织结构及灵敏度研究进展

SnO_(2)气敏传感器对乙醇气体的最小分辨率、灵敏度、可靠性与使用寿命,除与SnO_(2)半导体的自身性质相关外,还极大地受到了SnO_(2)微观形貌的影响。不同微观形貌的SnO_(2)对乙醇气体的灵敏度、工作温度、响应范围的差异可达十倍乃至几十倍。近年来,针对提升SnO_(2)材料的乙醇灵敏度和拓宽响应范围,研究人员的关注点主要集中在通过设计、制备不同的微观形貌,提高SnO_(2)材料对乙醇气体的检测能力。例如通过不同的制备工艺,制备出结构稳定、粗糙多孔、高比表面积、甚至具备介观周期性的SnO_(2)微结构以大幅提升该器件的灵敏度和响应范围。综述了乙醇敏感SnO_(2)材料的研究进展,按形貌维度分类,对其制备方法、多孔性与比表面积以及对乙醇的灵敏度等进行了介绍,讨论了微观组织结构对SnO_(2)材料灵敏度的影响,以期为设计制备高性能乙醇敏感SnO_(2)材料提供参考。

热带鱼水族箱设计研究

热带鱼由于观赏性好,受到广大养鱼爱好者的喜爱,由于在生长环境达不到要求的情况下,会影响热带鱼的生长甚至导致死亡,因此,在饲养热带鱼的过程中需要对饲养的水温、光照和水中含氧量进行控制。基于此,本文通过以STC12C5A60S2单片机为核心的系统,对水温、光照和水中含氧量对热带鱼生长有影响的因素进行监控及调节,达到增强其存活率,降低人工饲养难度的目的。

光雕法制备石墨烯薄膜及其特性研究

石墨烯是一种性能优良的电极材料,如何将石墨烯应用于柔性电子器件中是目前研究的热点之一。本文采用滴涂法制备了柔性氧化石墨烯薄膜,通过光雕法对其进行照射,在还原氧化石墨烯的同时完成了电极的图形化。再通过调整激光强度,在不同激光强度下制备了多种叉指电极,并对其结构和导电性能性能进行了表征。结果发现:当激光强度为25时,氧化石墨烯的还原及图形化效果最好。

三维多孔掺杂石墨烯的制备研究

本文在不同的PH值下采用水热还原法,制备了三维多孔石墨烯电极材料。通过扫描电镜(SEM)、氮气吸脱附(BET)等方法表征分析了材料的微观形貌及比表面积;通过物理承重测试,测试了材料的机械性能。结果表明,当PH值为11时,制备的三维多孔石墨烯具有较好的微观性能,呈现出微观多孔结构,具有较大的比表面积(BET多点比表面积792.91m2/g)及良好的机械性能(承受较大压力时无明显形变)。

基于毛竹笋壳生物质碳材料的制备及其超级电容器性能

超级电容器具有能量密度高、功率密度大、寿命长、成本低且对环境无污染等优点,被人们逐渐运用到了各个领域。生物质活性碳前驱体来源于农林废弃物或者工业废弃物,具有原料来源广、价格低廉、可再生性强等优点,可以为超级电容器领域提供价格低廉的优质活性碳。本文选用毛竹笋壳作为前驱体,通过预处理、高温碳化、活化等一系列处理,制备了生物质活性碳;并探究了不同碳化温度、活化剂比例等工艺参数对活性碳微观结构及电化学性能的影响。结果表明,当碳化温度为900℃,碳材料与活化剂质量比为1∶2时,生物质活性碳的比表面积为1129.4 m^2/g;当电流密度为0.1 A/g时,其比电容为173.2 F/g;当电流密度为1 A/g时其比电容为128.2 F/g。因此,该材料具有较高的比电容及较好的倍率特性,在超级电容器上具有良好的应用前景。

pH值对硫掺三维石墨烯电化学性能影响的探究

本文以Hummers法制备的氧化石墨烯溶胶为原料,通过控制水热反应的pH值,研究了不同酸碱度对硫掺杂三维石墨烯的结构及电化学性能的影响。采用扫描电镜对其微观结构进行表征分析,结果表明硫掺三维石墨烯具有典型的石墨烯特征结构。采用循环伏安、恒电流充放电等测试手段研究了不同pH值下制备的硫掺杂石墨烯的电化学性能。结果表明,pH值越大,硫掺杂三维石墨烯的体积越大,其比容量也随pH值的增大而有明显的提升。当pH值为11时,硫掺杂三维石墨烯具有良好的电化学可逆性、较高的比容量、较好的倍率特性及良好的循环特性,在超级电容器上具有良好的应用前景。