高电压微型超级电容器的制造方法及研究进展

在微电子和微机械的高压应用中,如微型机器人、软致动器、皮肤电子、微型传感器和集成电子电路等,迫切需要高输出电压的储能/补给装置。近年来,高电压微型超级电容器（High voltage micro-supercapacitors,HVMSCs）因其微小型、便携式、柔韧性、高循环寿命及高功率/能量密度等优势而频繁作为功率补给装置应用到微机电系统,可满足一定范围的电压输出和能量供给,并且HVMSCs在电路中可作为储能器件应用可使电子产品更有可能趋向于集成式、高密度以及小型化。现有研究表明,增大MSCs的工作电压窗口,可以显著提升MSCs的输出能量密度,进而能最大限度地扩展其应用场合。因此,如何从材料、结构以及制造方法方面着手,制备全固态HVMSCs成为研究热点。基于此,首先对MSCs的电荷存储机制及电化学性能特征进行概述,其次分析高电压MSCs的实现原理,接着详细归纳HVMSCs的制造方法,主要包括高电压电极材料的制备（碳基材料、过渡金属氧化物、导电聚合物以及复合电极材料）以及高电压封装结构的制造（激光加工、喷墨打印、3D打印、丝网印刷、卷对卷印刷以及掩膜涂层）,并且总结HVMSCs在储能功率器件、柔性传感以及可穿戴设施等方面的应用。在综合探讨HVMSCs的研究现状的基础上,最后对其在可穿戴和便携式电子设备等高电压领域的研究趋势和发展前景进行相应的展望。     

柔性热管的研究现状与发展趋势

热管凭借高传热效率、高稳定性、长寿命和低成本等优势已经成为解决高性能微电子器件散热难题的主要方案。然而,日益兴起的柔性可穿戴式电子设备对高热流密度电子器件的散热系统提出柔性化需求,传统铜、铝基热管已经难以满足轻薄型柔性电子设备的散热需求。可弯曲、高性能、轻薄化的柔性热管逐渐成为热管技术的研究热点和发展方向。详细介绍柔性热管的结构类型、封装工艺和应用领域,重点综述目前国内外关于柔性热管在吸液芯结构和封装工艺等方面的研究进展,分析讨论其在柔性微电子器件散热领域应用中存在的不足,并对柔性热管的发展趋势进行科学预测与展望。     

衍射光学器件的激光辅助制造

衍射光学器件 DOE是基于衍射光学原理制成的微光学器件。采用类似于微电子加工手段的激光辅助制造技术——激光直写技术 ,可以制作具有高衍射效率的 DOE。激光直写系统的性能 ,比如光强控制、坐标定位以及自动对焦等 ,直接影响制成器件的衍射效率。最后对曲面衍射光学器件激光辅助制造的关键技术进行了分析     

衍射光学器件的激光辅助制造

衍射光学器件DOE是基于衍射光学原理制成的微光学器件.采用类似于微电子加工手段的激光辅助制造技术--激光直写技术,可以制作具有高衍射效率的DOE.激光直写系统的性能,比如光强控制、坐标定位以及自动对焦等,直接影响制成器件的衍射效率.最后对曲面衍射光学器件激光辅助制造的关键技术进行了分析.     

激光微钻孔技术综述

激光微钻孔技术作为激光加工技术的重要分支,目前已广泛应用于各个生产领域.从激光加工技术的优点和激光微钻孔技术的原理、发展、应用4个方面介绍和归纳了目前国内外对激光微钻孔加工技术的应用和主流研究方向.总结归纳激光加工技术的优点,阐述了激光微钻孔技术在行业内的应用以及其巨大的市场前景.对激光微钻孔工艺的发展历程进行调研,总结归纳了激光微钻孔技术的特点以及各个阶段激光微钻孔工艺的改良优化历史,以及相关工艺参数指标的突破.最后介绍了激光微钻孔工艺的技术原理和常见的激光微钻孔工艺的实现方式,介绍了激光微钻孔工艺在航空工程、PCB加工和生物医疗行业的应用.为激光微钻孔技术的推广应用提供技术支撑.     

衍射光学器件的激光辅助制造

衍射光学器件DOE是基于衍射光学原理制成的微光学器件.采用类似于微电子加工手段的激光辅助制造技术--激光直写技术,可以制作具有高衍射效率的DOE.激光直写系统的性能,比如光强控制、坐标定位以及自动对焦等,直接影响制成器件的衍射效率.最后对曲面衍射光学器件激光辅助制造的关键技术进行了分析.     

激光微钻孔技术综述

激光微钻孔技术作为激光加工技术的重要分支,目前已广泛应用于各个生产领域.从激光加工技术的优点和激光微钻孔技术的原理、发展、应用4个方面介绍和归纳了目前国内外对激光微钻孔加工技术的应用和主流研究方向.总结归纳激光加工技术的优点,阐述了激光微钻孔技术在行业内的应用以及其巨大的市场前景.对激光微钻孔工艺的发展历程进行调研,总结归纳了激光微钻孔技术的特点以及各个阶段激光微钻孔工艺的改良优化历史,以及相关工艺参数指标的突破.最后介绍了激光微钻孔工艺的技术原理和常见的激光微钻孔工艺的实现方式,介绍了激光微钻孔工艺在航空工程、PCB加工和生物医疗行业的应用.为激光微钻孔技术的推广应用提供技术支撑.     

激光微钻孔技术综述

激光微钻孔技术作为激光加工技术的重要分支,目前已广泛应用于各个生产领域.从激光加工技术的优点和激光微钻孔技术的原理、发展、应用4个方面介绍和归纳了目前国内外对激光微钻孔加工技术的应用和主流研究方向.总结归纳激光加工技术的优点,阐述了激光微钻孔技术在行业内的应用以及其巨大的市场前景.对激光微钻孔工艺的发展历程进行调研,总结归纳了激光微钻孔技术的特点以及各个阶段激光微钻孔工艺的改良优化历史,以及相关工艺参数指标的突破.最后介绍了激光微钻孔工艺的技术原理和常见的激光微钻孔工艺的实现方式,介绍了激光微钻孔工艺在航空工程、PCB加工和生物医疗行业的应用.为激光微钻孔技术的推广应用提供技术支撑.     

石墨烯基电化学电容器储能研究获进展

电化学电容器具有可快速充电、功率高、循环寿命长、工作温度范围宽、安全性能高等优点,可用作大功率电源,在混合电动汽车、备用电源、便携式电子设备等领域都具有广阔的发展前景。然而,电化学电容器相比于电池其能量密度较低,即单位体积内储存的能量低,限制了其更广泛的应用范围,尤其是在便携式智能设备中的应用,需要进一步提高体积能量密度。     

准分子激光微细加工微锥体的旋转抛磨加工法

介绍了一种采用准分子激光进行微细加工微锥体技术的新方法，并利用该方法在有机玻璃上制作质谱分离芯片电喷尖的实验。该方法借鉴了传统机械加工中车削的概念，但实质上依靠非接触的激光冷加工技术实现，是一种以准分子激光刻蚀（加工）与激光辐射方向垂直的旋转轴（工件）的抛磨加工法。该方法可主要用于圆柱体，圆锥体等轴对称三维微细结构的精密加工及微器件表面质量的优化。解决了对于微小器件表面进行抛光的难题，简化了利用准分子激光对轴对称工件的加工过程，提高了加工精度。     

飞秒激光加工最新研究进展

飞秒激光作为一种先进的加工技术,以其"冷加工"、多光子非线性效应、突破衍射极限等特质可实现对任意材料由微纳到宏观尺度复杂三维零件的精密加工,在微纳和精密机械、微纳电子、微纳光学、表面工程、生物医学等领域展露了巨大的市场应用前景。文章重点针对近三年来飞秒激光刻蚀、切割、制孔、功能表面制备、体内加工和聚合加工的研究进展进行综述,并探讨了飞秒激光在与材料相互作用机制、加工精度、加工方式、加工对象等方面面临的机遇和挑战。     

微型喷嘴的雾化性能及加工技术研究进展

微型雾化喷嘴是雾化技术中的关键零部件,主要应用于航空航天、燃油喷射、煤矿降尘和农业喷洒等领域。微喷嘴雾化性能是否达标主要取决于其加工质量,因此研究影响微喷嘴雾化性能的关键因素和加工技术对于微喷嘴生产制造意义显著。微喷嘴雾化性能的影响因素包括空化现象和微喷嘴的结构、压力和温度等参数,本文综述了影响微喷嘴雾化性能的关键因素和常用加工技术,总结了各因素的影响规律。大长径比有助于微喷嘴雾化性能的提高,但长径比越大,加工难度也越高,加工精度难以保证。针对微喷嘴在传统电火花加工、微切削加工、激光加工等加工技术中存在的问题,详细介绍了新兴的超声辅助电火花加工技术、超声辅助钻削技术、飞秒激光技术和水导激光加工技术等在解决大长径比微喷嘴的难加工问题方面表现出的优势,并提出了微型雾化喷嘴雾化性能与加工技术研究仍需重视的问题和建议。     

基于准分子激光的微结构与微器件加工制作研究

介绍了准分子激光微加工的机理,设计并研制了步进控制的二维微动扫描台,建立了一种基于准分子激光的微加工装置,通过计算机控制扫描路径,可实现点、线、面等基本微结构以及组合型微结构、微器件的加工制作。利用该准分子激光微加工装置,进行了微结构和微器件的加工实验,成功加工制作出齿轮形微结构和微型无芯薄膜变压器件。准分子激光微加工装置具有加工效率高、加工切口平整、可实现各种形状的微结构与微器件的加工等特点,可望在微机电系统（MEMS）及微纳米技术领域得到广泛应用。     

激光加工在非接触式动压型机械密封中的应用

综述了近年来非接触式机械密封中的发展概况,重点介绍了激光加工技术以及在机械密封端面改形及其表面处理的应用.机械密封通过端面改形技术,端面被加工成规则的螺旋槽形、微凹坑、人字形等形状,改善密封性能,实现密封的非接触,零泄露.激光技术的成熟与产品性能要求的提高是非接触式动压型机械密封发展的强大动力.尽管目前激光加工机械密封的研究应用还存在许多不足,但激光加工无疑是21世纪机械密封发展的一大趋势.     

张庆茂介绍

张庆茂华南师范大学信息光电子科技学院教授,博士生导师中国光学学会激光加工专业委员会副主任广东省激光行业协会副会长广东省机械工程学会增材制造学会副会长广州光学学会理事长广东省微纳光子功能材料和器件重点实验室副主任广州市特种光纤光子器件重点实验室副主任广东省教育厅广东激光加工技术产学研结合示范基地主任广东省联合培养研究生示范基地主任主要研究方向:激光制备功能材料理论与技术的研究;激光精密焊接技术及应用开发;激光增材制造技术的研究,激光微纳制造应用基础理论和技术的研究。主持或参与了国家863计划、广东省、广州重大专项等课题20余项,发表研究论文60余篇,申请专利16件。指导博士、硕士研究生40余名。随着科学技术的高速发展,制造业中先进制造技术所占比重越来越大。激光制造技术是新兴的制造技术,其理论和应用领域都在不断的发展完善中,已经成为一定工业规模的高技术产业。华南师范大学张庆茂教授及其团队,多年来从事激光先进制造技术的研发和应用工作,在激光制备功能材料理论与技术、激光精密焊接技术及应用开发、激光增材制造技术、激光微纳制造应用基础理论和技术的研究等方面研发成     

超薄微热管的研究现状及发展趋势

快速增加的系统发热已经成为当代先进微电子芯片系统研发和应用中的一项重大技术挑战。热管以其高导热率、高冷却能力、高稳定性和长寿命等优点在高热流密度元件的散热技术领域得到广泛应用。但是,随着电子产品不断朝着高性能化与轻薄化的方向发展,传统圆柱型微热管或普通压扁型热管已难以应用于紧凑、轻薄型的电子设备散热,体积更小、质量更轻、厚度更薄的超薄微热管已成为目前热管技术的重要发展方向和研究热点。详细介绍了超薄微热管的类型及应用,重点综述了目前国内外关于超薄微热管在成形工艺及吸液芯结构等方面的研究进展情况,分析讨论了其在电子器件散热中的发展所存在的问题,并进行科学预测与展望。     

微电容器的研究进展:从制备工艺到发展趋势

随着微电子器件高度集成化、微型化、便携化和多功能一体化的快速发展,高性能新型微电容器的需求越来越大.将电容器划分为传统电容器与新型微电容器,介绍了传统电容器中铝电解电容器、钽电解电容器、有机薄膜电容器以及陶瓷电容器的结构特点及其生产应用中的性能,着重对用于储能方面的固态微型电容器(金属-绝缘体-金属,金属-绝缘体-半导体)和微型超级电容器的结构特点、技术工艺、主要性能指标及其与片上可集成系统的工艺兼容性进行了综述.此外,阐述了片上3D硅基电容器结构的关键制造工艺、主要研究方向(电极表面积、绝缘材料和电极材料)和相关研究进展.最后,对新型微电容器的发展前景做出了展望.     

微流体系统中微通道网络成形工艺研究进展

微通道作为微流体系统的重要组成部分,是提高微流动性能的关键因素。现有微通道制作材料包括硅、石英和玻璃等无机材料,以及PDMS、PMMA、PC和环氧树脂等有机材料,而加工工艺主要有湿/干法刻蚀、热压成型、微/纳光刻技术、激光微加工和模塑法等类型。根据不同应用领域中微通道的功能需求和空间布置情况,可将微通道网络分为线性、平面和立体三种类型,综述了不同类型微通道网络成形工艺的国内外研究现状,其中线性和平面微通道网络的制作与成形一般是同时完成的,工艺较成熟,而立体微通道网络需分步实现,难度较大。探讨了现有微通道网络成形工艺的不足和发展趋势。简要介绍了玻璃基仿生微通道及其网络成形工艺研究进展。     

3D打印微通道液冷板设计及实验研究

机载电子设备集成度与功率越来越高,电子元器件的冷却及可靠性面临严峻的挑战.本文介绍了3D打印微通道液冷板的换热机理、结构设计、仿真优化过程,并进行了微通道液冷板的换热性能实验测试.实验结果表明微通道液冷板具有较强的换热性能,能够满足热流密度50 W/cm2器件的散热需求,3D打印出的微通道结构完整,污染度满足设计及系统...     

铜电致化学抛光机理及性能研究

正超平滑无损伤铜表面的超精密加工技术在微电子器件和微机电系统制造中具有广泛的需求。目前,化学机械抛光作为常见的超精密加工技术,在超光滑超平整表面加工中得到广泛应用,但由于其加工过程中的机械作用而难以获得无损伤铜表面。现有的化学抛光和电化学抛光等无应力抛光方法由于没有机械作用的影响,可获得高完整性无损伤的铜表面,但化学抛光仅