纳米压印技术的研究

介绍了纳米压印技术的原理,讨论了纳米压印中材料的制备及热压印、紫外压印、微接触印刷等3种常用的压印工艺及其关键技术,提出纳米压印技术的研究方向和面临的挑战。     

聚合物微结构热辅助超声波压印成形

提出了基于硅模具的热辅助超声波压印成形方法,用于高效率、高精度地复制热塑性聚合物微结构。该方法利用作用于聚合物基片与模具间的超声波振动,快速升高界面温度,以达到聚合物的成形温度。为了降低破坏模具的风险,将模具预热到低于玻璃点转化温度(Tg)以下35℃至50℃之后再施加超声波进行成形。最后,通过正交实验研究了超声振幅、超声波压力、超声波时间、热辅助温度以及聚合物基片厚度对压印结果的影响,揭示了超声波压印工艺的成形机理。实验结果表明,热辅助温度对压印影响最大,其次为超声波振幅,而超声波压力是影响复制均匀性的最重要的参数;薄的聚合物基片在同样的超声波参数和模具结构下更容易成形。通过优化参数,对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片的深度复制精度达到了99%,复制周期小于50s。研究表明,热辅助超声波压印成形效率高,是一种具有批量制造潜力的聚合物微结构成形方法。     

纳米压印光刻技术及其设备研制

介绍了热压印技术的工艺流程、设备研制等,从成本、生产能力等方面探讨了其作为标准生产技术所面临的挑战.介绍了使用具有100nm特征尺寸的5cm×5cm面积Cr模版在PMMA胶上的压印实验结果和试验装置.     

一种微区微纳米压印技术及设备

本文介绍了一种新型的分布微区微纳米压印技术。相比于传统的微纳米压印技术,本文所提出的压印主要技术特征在于,通过对尺寸在几十微米至数毫米范围的微小区域单元的压印组合,实现大幅面微纳米结构的制作。这种压印方式还具有的优点是,在计算机控制下压印模仁可在工作平面内旋转,各微区压印单元有不同的压印取向,压印力大小均可由程序设定,因而可以实现每个单元压印深度的控制。本文给出了微区微纳米压印技术的设计思想、实现方法以及实验结果。该技术和装备,特别适合大幅面光学衍射图像、平板显示器件的微结构制作。     

纳米压印光刻模具制作技术研究进展及其发展趋势

模具是纳米压印光刻(Nanoimprint lithography,NIL)与传统光学光刻工艺最大的区别所在,模具作为压印特征的初始载体直接决定着压印图型的质量,要实现高质量的压印复型,必须要有高质量的压印模具。不同于传统光学光刻使用的掩模(4X),纳米压印光刻使用的是1X模版,它在模具制作、检查和修复技术面临更大挑战。当前,模具的制作已经成为NIL最大的技术瓶颈,而且随着纳米压印光刻研究的日益深入以及应用领域的不断扩大,NIL模具的制造将变的越来越重要并面临着更加严峻的挑战。因此,模具的制造已经成为当前纳米压印光刻一个最重要的研究热点,纳米压印光刻发展的历史也是压印模具不断发展创新的历史。综述了当前国内外各种纳米压印光刻模具制作技术研究进展,并指出三维模具、大面积模具和高分辨率模具的制作、模具缺陷的检查和修复是当前及其将来最迫切的需求、最主要的研究热点和挑战。     

微纳热压印真空装置研制

在非真空环境中进行微纳压印,在模板和聚合物基底之间会形成气泡,降低微纳结构的转印质量,针对该问题,研制了一种微纳热压印真空装置。该装置包括:用于调整压头板位姿的球状自适应调整结构,以半导体热电致冷器为加热和致冷器件的温度控制装置,真空罩,密封系统。计算了热压印过程需要的加热和制冷功率,进行了升降温和保温性能实验、真空性能实验和应用实验,实验结果验证此装置整体性能良好,适用于微纳热压印。     

小型精密CVD金刚石热沉片的制备研究

CVD金刚石具有优异的导热性能,在微电子热沉应用方面有着广阔的应用前景。利用ICP工艺制造了硅模具,利用有限元对CVD系统中硅模具的温度场和流场进行了研究,在硅模具内制备了小型精密CVD金刚石热沉片。试验结果表明模具法能够获得表面品质好、形状和尺寸精度很高的小型金刚石热沉片。     

基于柔性纳米压印工艺制备中红外双层金属纳米光栅

用纳米压印工艺制备红外金属光栅时,硬模板压印极易造成光栅结构缺陷致使光栅性能下降。本文采用柔性纳米压印工艺作为替代方法制备了适合在3-5μm波段工作,高度为100nm,上下金属层厚为40nm的双层金属纳米光栅,其光栅结构参数为:周期200nm,线宽100nm,深宽比1∶1。该方法采用热纳米压印工艺将母模板光栅结构复制到IPS(Intermediate Ploymer Sheet)材料上,制作出压印所需软模板;随后通过紫外纳米压印工艺将IPS软模板压印到STU-7压印胶,得到结构完整均匀的介质光栅;最后在介质光栅上垂直热蒸镀金属铝,完成中红外双层金属纳米光栅的制备。对所制备光栅进行了测试,结果表明,所制备光栅在2.5~5μm波段的TM偏振透射率超过70%,在2.7~5μm波段的消光比超过30dB,在2.72~3.93μm波段的消光比超过35dB,显示了优异的消光比特性和偏振特性。该研究结果在红外偏振探测、红外偏振传感等方面具有潜在应用。     

基于热网络技术的轴承腔温度场分析

基于热网络技术,对发动机的轴承腔在实际工况条件下的温度场分布进行了研究,在对固体结构件、润滑油的热物性参数分析、工况条件和边界条件分析的基础上,通过求解包含23个节点温度值的方程组,获得了轴承腔的稳态温度场分布。     

基于Pro/E与ANSYS的玻璃模具热分析

针对玻璃模具在生产过程中由于散热问题引起的模壁温度分布不均匀的问题,运用Pro/E建立有限元热分析模型,基于热分析理论并采用ANSYS对玻璃模具的温度场分布进行分析,实现了几何建模和有限元分析的无缝集成,为模具的设计、工艺以及材质的选择提供了参考。     

金属热喷焊技术在模具修复中的应用

简述了金属热喷焊技术的原理 ,给出了氧乙炔热喷焊技术在拉伸模具修复中的应用实例。     

热作模具钢的选用及其技术发展探析

分析了热作模具的服役条件、失效因素及对材料的基本要求,介绍了热作模具常用钢材的特性和应用领域,详细介绍了新型模具用钢的性能及应用,可指导正确选材,能有效提高模具使用寿命,并对今后热作模具钢的研发进行了展望。     

基于ANSYS的生物质餐具成型模具热分析及优化

针对植物纤维淀粉餐具的成型模具在加热过程中,由于加热板引起的模具温度不均问题,应用pro/e建立成型模具有限元热分析模型,采用ANSYS对成型模具的温度场分布进行分析.在热分析基础上,以成型模具工作面温度差最小为目标,通过改变加热板有效加热面积,采用迭代法进行优化,为成型模具的设计提供了理论基础.     

基于神经模糊控制的机床热误差建模方法

通过神经模糊控制方法对机床热误差进行建模,所建模型的输出值与实验测量值拟合得非常好,显示了较高的精度;将该模型与多元线性回归方法所建立模型进行比较,证明了该方法的优越性。     

基于非接触式热压印技术的微透镜阵列制作

为了降低热压印工艺制作微透镜阵列对模具的要求,提出了非接触式热压印工艺制作微透镜阵列,采用了自主研制的纳米压印样机与光刻工艺制作的通孔式不锈钢模具在PMMA表面压印出微透镜阵列,并分析了压印过程中温度、压力、时间等参数对微透镜阵列表面形貌的影响。研究结果表明,利用非接触式热压印工艺可以制作表面形貌好、位置精度高的微透镜阵列,压印时最佳压印温度为140℃~180℃,最佳脱模温度为80℃,最佳压力为1 500 Pa~3 500 Pa,且采用通孔式模具不需要真空,降低了对环境的要求。     

基于机器视觉的直角坐标机器人热误差测量

介绍了一种利用机器视觉标定确定直角坐标机器人线性模组的重复定位精度的方法,通过分析计算得出了模组在热稳定下与从冷却到热稳定过程下的重复定位精度,同时对二者进行比较得出了热误差对重复定位精度的影响结果,并探讨了线性模组在不同速度下热误差对重复定位精度的影响。     

基于ANSYS的无人机机身模具三维热分析

某无人机复合材料机身结构是由模压固化成型的。模具在固化过程中的温度分布不均匀和模具变形会影响到机身结构的变形,为控制机身成型质量,就要了解模具在成型过程中的温度分布和变形情况;基于ANSYS软件,采用1/2对称模型,模拟了机身下模具在加热、保温阶段的温度分布和瞬态温差,直观显示了模具在各时刻的瞬态应力分布和变形情况,为优化固化工艺和模具设计提供依据。     

滑枕热变形精度补偿技术的研究与应用

分析了滑枕热变形的起因,介绍了控制和减小热变形的方法,然后通过设计热变形测量装置,采用实验研究和实践相结合的方法,用霍尔式位移传感器测量落地铣镗床滑枕热变形伸长量,通过西门子840D数控系统SIMATIC功能对机床滑枕热位移进行了补偿,减小了滑枕热变形误差,提高了机床的工作精度。