三种高Sn无铅钎料的表面张力和润湿性能研究

采用悬滴法测量了3种无铅钎料合金(Sn-3.0Ag-0.5Cu、Sn-0.7Cu与Sn-9.0Zn)在260℃时的表面张力,分别为525.5,534.8和595.4 mN/m;同时采用座滴法测量了其在260℃熔融状态下与Cu基板的接触角,分别为24.5°、28.0°和102.5°,并且与传统Sn-37.0Pb钎料进行了比较研究。结果表明,无铅钎料合金的表面张力与接触角均大于Sn-37.0Pb钎料。结合Young-Dupre公式讨论了钎料合金表面张力与其润湿性能的相关性,认为Sn基钎料合金在Cu基板上的润湿性能主要取决于其表面张力。     

表面张力对固壁旁空泡生长和溃灭行为的影响

采用两套光偏转测试装置对不同表面张力液体中激光空泡脉动及溃灭特性进行了实验研究,获得了液体表面张力改变对固壁近旁空泡生长和溃灭过程的影响.结果表明,表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的溃灭;表面张力对空泡溃灭的影响要强于对膨胀的影响;液体张力越大,空泡脉动周期越短,且空泡对应的最大泡半径越小而收缩所能达到的最小泡半径亦越小.此外,液体张力越大,射流所产生的瞬时冲击力越大,即表面张力加强了液体射流对固壁的空蚀作用.研究结果可为水下激光加工、激光医疗、空化空蚀相关流体力学的研究提供一定的理论和实验支持.     

铝栅碱性CMP的析氢腐蚀北大核心

采用碱性抛光液对铝栅进行化学机械抛光(CMP),在pH值大于8.3时会发生析氢反应,表面产生氢气泡,在铝栅表面留下大量蚀坑缺陷,降低平坦化效果,严重影响芯片器件性能的完整性和可靠性。对铝栅在碱性介质CMP条件下的析氢反应机理及控制理论进行了深入探究。通过接触角实验和静态腐蚀实验,并结合金相显微镜观察静态腐蚀后表面状态,发现抛光液中加入FA/O I非离子型表面活性剂可有效抑制碱性环境中铝栅CMP析氢腐蚀。通过实验得出,当碱性抛光液中FA/O I非离子型表面活性剂的体积分数为1.5%时,抛光液的表面张力最小,接触角最小,抑制析氢腐蚀效果最好。     

水平固体表面温度梯度下硅油液滴运动北大核心

液滴的操控技术成为当今微流体技术的重要发展方向,气-液、气-固、固-液等界面问题日益突出。首先通过实验方法,研究了在水平固体表面液滴由温度梯度引起的热毛细迁移行为,从理论方面分析了温度梯度、接触角滞后作用对液滴迁移速度的影响。然后通过数值模拟方法求解N-S方程耦合能量方程,获得硅油液滴运动过程内部温度场和流场的变化过程。结果表明:当基底存在温度梯度时,液滴在基底表面会向冷端迁移,并伴随着接触角滞后现象,表面张力梯度作用使液滴内部产生两个涡胞,涡胞的发展影响液滴的迁移过程,两个涡胞发展为单个涡胞,液滴迁移速度趋于稳定。     

激光衍射法测量表面张力和表面压

实验上实现了低频液体表面波的激光衍射,提出了激光衍射法测量液体表面张力和表面压。当激光斜入射到几百赫兹液体表面波上,观察到反射光形成稳定的、清晰的衍射光斑。理论上导出了衍射光斑的角宽度和表面波波长的解析关系,实验上验证了液体表面波的色散关系,计算了蒸馏水的表面张力和蒸馏水中加入不溶性表面活性剂———“苯”单分子膜的表面压。根据其机理,建立起一种实时、非接触测量液体表面张力和表面压的实用方法。     

飞机燃油管道中的润湿阻力及其光学测量

文中建立一种激光测量燃油管道润湿阻力的方法及实验装置。得到了小流管条件下润湿阻力大小的解析表达式,即液体表面斜率与反射亮场及入射光通光半径之间的解析关系。根据弯曲液体表面光反射原理及光电自动检测原理,建立了润湿阻力的激光测量实验装置。依据激光反射图样光斑大小可以测出液面的斜率和液面与管壁的接触角。再根据润湿阻力的解析式,得到了润湿阻力大小。实验上,观察到特殊的弯曲液体表面激光反射图样,该图样为圆形光斑,具有明显的干涉圆环。圆形光斑的大小不仅与入射光通光半径有关,而且与表面的弯曲度有关。理论上润湿阻力的大小与液体的表面张力成正比,与接触角的余弦值成正比。本装置具有无损和自动化特点。     

激光衍射法测量液体的表面波速度和表面张力

实验上实现了低频液体表面波的激光衍射,提出了激光衍射法测量几百赫兹液体表面波的相速度、群速度和液体的表面张力.当激光斜入射到几百赫兹的液体表面波上,反射的激光产生稳定、清晰的衍射光斑,理论上导出了衍射光斑的角宽度与液体表面波速度的解析关系,实验上测得几百赫兹液体表面波的相速度和群速度,并测量了液体的表面张力.根据其机理,建立起一种实时、非接触的测量液体表面波的相速度、群速度和表面张力的实用方法.     

基于激光加工的自组装基底润湿性调控研究

表面张力自组装技术的一个重要前提就是利用润湿性分区结构将液滴限制在目标区域。提出一种采用微秒脉冲激光在复合基底表面上制造润湿性分区结构的方法。该方法可通过改变激光加工参数控制复合基底表面超疏水涂层的去除面积占比，进而调控加工区域的润湿性。建立去除面积占比的数学模型和仿真模型，研究加工参数对去除面积占比以及润湿性的影响。结果表明，加工区域的去除面积占比与加工速度和扫描线间距成反比。采用不同的加工参数制备了不同的润湿性分区结构并测量了其接触角。试验结果表明，随着加工速度从100 mm/s提高到9 000 mm/s,扫描线间距从20μm增加到150μm,加工区域的去除面积占比减小，接触角从5°以下逐步增大到127°;随着基底表面与激光焦平面之间距离的绝对值从0增加至3 mm,加工区域的接触角从5°以下增大到170°以上。进行了微芯片自组装试验，结果表明，利用该方法制备的润湿性分区结构可实现液滴限制和微芯片自组装。研究结果为制造润湿性可控的自组装基底提供了新思路。     

表面张力对空泡脉动特性影响的实验研究

采用光偏转(OBD)测试系统对不同表面张力液体中激光空泡脉动特性进行了实验研究,探测了不同表面张力液体中空泡前2次脉动的全过程,分析了液体表面张力变化对空泡脉动特性的影响。结果表明:表面张力延缓了空泡的膨胀过程,加速了空泡的收缩,缩短了空泡脉动周期;表面张力越大,空泡对应的最大泡半径越小而收缩所能达到的最小泡半径亦越小;表面张力加强了空泡泡能的损失。     

持效疏水SiO2增透膜的制备和研究

为了提高溶胶-凝胶SiO2增透膜的持效疏水性,以乙醇为溶剂,正硅酸乙酯和甲基三乙氧基硅烷在氨水催化下共水解-缩聚制备了甲基化氧化硅溶胶,然后采用提拉法在洁净的K9玻璃基片上双面镀单层膜。用傅里叶红外光谱仪分析了膜层的化学成分,用接触角测量仪测量了膜层的接触角,用紫外-可见分光光度计测量了膜层的透光率,用椭偏仪测量了膜层的厚度和折射率,并且报道了膜层疏水的持久性。结果表明,共水解膜层具有良好的透光率,峰值透光率可达99.5%;膜层与水的静接触角可达130°;膜层具有持久的疏水性能,疏水性能在相对湿度为90%的环境中可保持5月之久,克服了一般疏水膜疏水效果不持久、不能应用于实际的缺点。     

Gradient Quasi-Liquid Surface Enabled Self-Propulsion of Highly Wetting Liquids

Self-propulsion of highly wetting liquids is important in heat exchanger, air conditioning, and refrigeration systems. However, it is challenging to achieve such a spontaneous motion as these liquids tend to wet all the surfaces due to their ultralow surface tensions. Despite that extensive asymmetric surface structures and gradient chemical coatings are developed for directional droplet transport, they will be flooded and covered by these liquids. Here, this challenge is addressed by creating a gradient quasi-liquid surface to achieve the self-propulsion of droplets with surface tensions down to 10.0 mN m⁻¹. Such a surface engineered by tethering flexible polymers with gradient grafting density shows ultralow contact angle hysteresis (<1^o) to highly wetting liquids. Thus, the surface can simultaneously provide sufficient driving forces through the gradient wettability and negligible retention forces through the slippery boundary lubrication for spontaneous droplet movement. Moreover, continual self-propulsion of tiny droplets is achieved by spraying highly wetting liquids in simulated condensation conditions and demonstrates that adding temperature gradient can further accelerate the self-propulsion. The study provides a new paradigm to promote passive removal of highly wetting droplets, leading to potential impacts in enhancing condensation heat transfer regardless of surface orientations.     

表面处理对液晶显示阵列基板中黑矩阵残留的影响

主要分析了黑矩阵残留程度与SiNx、SiON、SiOx等基底表面亲水特性的关系,研究了等离子体处理对基底表面亲水特性以及黑矩阵残留的影响。首先,通过原子力显微镜和扫描电子显微镜对黑矩阵在不同基底表面的残留颗粒大小、表面粗糙度进行了测试。然后,使用接触角测试仪对不同基底表面的亲水特性进行了表征,分析了表面亲水特性和黑矩阵残留程度的关系。最后,研究了等离子体处理条件对基底表面亲水特性的影响,提出了采用O2/He等离子体对基底表面进行改性来解决黑矩阵的残留问题。实验结果表明:基底表面的水接触角越小、亲水性越强,黑矩阵在基底表面的残留越少;O2/He等离子体表面处理使基底表面的水接触角从17°降低到3°,增强了基底表面的亲水特性,并且黑矩阵工艺之后基底表面的粗糙度从3.06nm降低到0.69nm,消除了黑矩阵的残留。     

Surface treatment patterning of organic photovoltaic films for low-cost modules

This work describes a patterning technique for the photoactive layer of organic photovoltaic modules. We demonstrate the fabrication of efficient poly[3-(hexyl)thiophene-2,5-diyl]:[6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester (P3HT:PCBM) based organic photovoltaic modules through a specific surface treatment, based on the deposition of a fluorinated self assembled monolayer (SAM) on top of the bottom electric contact. Direct self-patterning of the photoactive layer is achieved by the high contact angle between the SAM and the polymer solution, while a smooth topography is created by combining two solvents with different surface tensions and boiling points in the polymer:PCBM solution. The resolution of the patterning is approximately 400 μm for modules based on a conventional cell architecture and 120 μm for an inverted architecture. As a result, we show 25 cm² P3HT:PCBM based organic photovoltaic modules with 10 series-connected cells, fabricated via roll-to-roll compatible deposition and patterning techniques.     

PMMA疏水性表面的飞秒激光制备研究

利用飞秒激光加工系统对PMMA表面制备微结构,调节激光的加工次数和微结构的尺寸参数,研究PMMA表面的润湿性机理.激光制备出光栅结构和方柱结构,采用超景深三维显微镜和接触角测量仪对微结构表面形貌和润湿性进行测量分析.研究了不同的激光加工次数和微结构尺寸对表面润湿性的影响,结果表明:PMMA表面微结构的接触角随光栅结构间...     

直接键合硅片的亲水处理及其表征

硅片直接键合技术的关键在于硅片表面的亲水处理,本文分析了亲水处理之微观机理,从界（表）面物理化学角度讨论了接触角对硅片表面亲水性的表征及其准确测量方法,并测量了常用清洗液的接触角大小。     

浅谈等离子在印制电路板中的应用

从等离子清洗的原理入手,简介了其在印制电路板制造过程中的应用包括孔清洗、表面活化、去残留物等。从等离子处理前后表面能的变化角度提出了利用接触角对等离子清洗效果进行定量评价,综述了常用的接触角测量方法。     

基于液滴润湿形态测定接触角的图像处理方法

接触角是表征液体与固体润湿程度的重要度量参数,焊料、焊剂、焊盘及阻焊层的接触角与电子制造焊接工艺密切相关。针对目前基于图像测量接触角的精度还不够高的现状,提出运用Young-Laplace方程的物理原理作为图像处理的方法,基于液滴润湿形态图像处理体积并捕获顶点坐标作为拟合参数,获得良好的接触角测量精度,显著减小了重力、液滴体积和光反射干扰对测量结果的影响。     

基于功能梯度表面的微型热管换热性能研究

通过将液固接触角沿轴向呈阶梯状分布的功能表面引入到三角形微型热管的一维稳态模型之中,分析了其对微型热管换热性能的影响.模拟结果表明较之常规表面,基于功能表面的微型热管能带走更多的热量.而产生这种结果的原因主要是由于功能表面能有效地提高微型热管内的毛细压差且不会造成摩擦阻力的明显变化.另外,对于传统表面还发现存在着最优接触角,此时微型热管的换热性能最佳,偏离该接触角会造成毛细压差的减小和热管换热性能的下降.     

在线低压等离子清洗研究

介绍了一种高效环保的在线等离子清洗方法,深入研究了低压下等离子的清洗原理和在线式的清洗机制,提出了介质气体的选配原则,分析了榆测表面自由能和洁净程度的接触角测试方法.通过实验,在氩等离子在线清洗中,用接触角测试仪测定固体表面清洗前后粘附功的变化,发现在氩等离子清洗后固体表面粘附功提高了54.7%,相对于普通的射频等离子...