纳电子器件制备的单根碳纳米管精确装配与电连接研究

目前，利用单根碳纳米管进行纳电子器件的研制成为纳电子学界研究的前沿与热点，但在纳电子器件研制过程中，如何实现单根碳纳米管与微电极的精确装配与电连接成为关键技术难题之一。为探索实现此关键技术的新方法，本文尝试将介电电泳与具有实时力，视觉反馈的原子力显微镜操作方法相结合，从而结合粗、精两级操作方式，来实现单根碳纳米管的精确装配与电连接。单根多壁碳纳米管的精确装配与电特性测试实验验证了该方法的有效性，从而为装配研制基于单根纳米管，线的纳电子器件提供了一种新颖可行的方法。     

机器人化纳米操作系统驱动器驱动与探针定位研究

对基于AFM的机器人化纳米操作系统而言，一个关键问题是如何实现纳米操作时探针的高精度驱动与定位。对此，本文基于对压电陶瓷驱动器的迟滞／非线性特性及现有驱动方法的详细分析，提出“基于复现扫描轨迹的驱动方法”来对操作时的驱动器进行驱动；另外，还对管式驱动器弯曲运动所产生的运动学耦合误差、探针悬臂变形所引起的针尖偏移误差进行了定量分析与补偿。采用上述驱动方法及进行误差补偿后，可以大大提高探针的定位精度，从而使纳米操作与装配得以高精度进行。纳米刻画实验验证了该新型驱动方法及误差补偿的有效性。     

电液伺服汽车离合器膜片弹簧试验台

在介绍电液伺服汽车离合器膜片弹簧性能试验台测控原理和基本构成的基础上，阐述了其硬件系统和软件系统的组成和功能，试验结果表明：试验台使用方便，运行平衡可靠，自动化程度高，选种和速度可调，测试效率和测试精度均满足要求。该试验台适用于膜片弹簧生产线上产品的最终检验和汽车离合器装配线上膜片弹簧性能的检验。     

电液伺服减振器性能试验台

本文在介绍电液伺服减振器性能试验台测控原理和基本组成的基础上，阐述了其微机测控系统、电液伺服激振系统的组成和功能以及性能特性曲线。试验结果表明：试验台使用方便，运行平稳，激振频率、行程和速度可调并能模拟输入实际工况，测试效率和测试精度均满足要求。     

电液伺服减振器性能试验台负载特性研究

根据减振器工作原理及其试验规范，在分析试验台负载特性的基础上，建立了减振器性能参数与电液伺服系统特征参数的关系，为电液伺服减振器性能试验台的设计和选型提供依据。     

原子力显微镜管式扫描器运动学建模与误差分析

针对样本扫描模式原子力显微镜,对其管式扫描器-样本-探针系统进行了运动学分析,建立了该系统的运动学模型,该模型表明:对于给定原子力显微镜扫描器,样本上与探针接触点的横向和纵向位移取决于探针尖端相对于扫描管轴心的偏置量、所加电压(或名义扫描范围)及样本厚度。据此模型,对由于弯曲运动模式所产生的两种重要误差—交叉耦合误差及扫描范围误差进行了定量分析,分析表明:扫描范围误差主要受样本厚度及名义扫描范围影响,而Z向交叉耦合误差主要受探针偏置量及名义扫描范围影响,实验验证了所建立的运动学模型和误差计算公式的正确性;另外,还提出了相应的减小误差的方法。     

具有三维力反馈的原子力显微镜纳米操作系统

在基于原子力显微镜的纳米操作过程中，由于缺乏实时反馈信息，造成纳米操作效率低下且灵活性差，同时探针因受力过大而损坏。为此，本文通过对探针受力-悬臂变形进行建模，并根据实时检测到的悬臂变形信号、新的参数获取与校准方法，从而获取探针所受的实时三维纳米力。将此三力经比例放大后送人力／触觉设备进行感知，操作者就可以实时调节施加在探针上力的大小及探针的运动轨迹，使得操作的效率及灵活性明显提高，且可以避免探针因受力过大而造成损坏。纳米刻画和多壁碳纳米管的操作实验验证了系统的有效性。     

具有超媒体人机接口的纳米操作系统

当利用AFM作为纳米操作工具时,由于其缺乏实时的传感器信息反馈,操作完全在盲目的状态下进行,而使纳米操作难于进行.超媒体接口可以解决这个问题,在纳米操作过程中,超媒体接口不但可以为操作者提供实时动态更新的视觉反馈,还可以为操作者提供实时的三维力反馈,与此同时操作者还可以通过该接口直接控制探针的三维运动,实现人机交互式的纳米操作.纳米刻画以及多壁碳纳米管的推动实验验证了系统的效率和有效性.     

基于AFM的机器人化纳米操作中纳观力的初步研究

针对基于原子力显微镜(AFM)的机器人化纳米操作，对探针作用下探针—基片—微粒之间纳观力的作用规律进行了初步分析．指出起主要作用的纳观力为范德华力、接触斥力、纳米摩擦力、毛细作用力以及纳米静电力等五种，并初步推导了各种纳观力的表达形式．通过力—距离曲线仿真与实验验证了所进行分析的合理性；该分析有助于进行纳米操作的精确控制．     

面向微小光致夹持器操作的光源驱动与监控系统研制

针对当前新兴的工艺简单的微小光致夹持器缺乏可控光源驱动与监控系统的现状,本文研制了一种基于PC机控制的光源驱动与监控系统．该系统借助显微成像CCD（charge-coupled device）观测手段,通过VC++平台控制STM32微控芯片下位机,输出可控的PWM（pulse width modulation）信号来控制光路驱动电路,从而改变光源光照时间及光照强度,来最终实现对夹持器夹持操作的驱动与控制．本系统克服了传统微小夹持器主流采用电或磁作为驱动能量源,而需要较复杂的机械传动机构将运动传递到执行器末端,从而带来的夹持器设计与制造复杂性等缺点．光源测试实验、夹持器开合实验及夹持器夹取鱼卵实验验证了该系统的有效性.