纳秒激光诱导超疏水硅橡胶表面微结构的分形特性

针对纳秒激光刻蚀硅橡胶表面产生的浸润性变化现象,采用分形理论对其表面微结构的形成及浸润性的转变过程进行了研究。当输入的激光能量密度较低时,硅橡胶表面发生局部的热解,生成了具有高自相似性的大小颗粒复合状态的粗糙结构,其表面的分形维数提升而疏水性能略有增加。随着激光能量密度增加,硅橡胶上的大颗粒进一步热解至微纳米尺度的小颗粒,其表面分形维数降低,此时液滴只与表面的微纳小颗粒凸面相接触,由此形成了超疏水表面;随着激光能量密度进一步提高,累积的热效应使表面形成了板状结构和沟壑,导致其粗糙度的增大。当激光能量的输入与硅橡胶表面热解达到平衡时,其表面的粗糙结构和分形特征不再发生明显变化,由此形成了具有较高自相似性的稳定超疏水表面。研究结果对于快速制备超疏水硅橡胶表面及调控其表面微结构具有良好的指导意义。     

激光表面织构化对电子标签粘接性能的影响

采用激光对ABS塑料板待粘接表面进行激光表面织构化,以研究其对电子标签粘接性能的影响。采用纳秒脉冲激光处理待粘接表面,在激光共聚焦显微镜下观察激光表面织构化前后基板的表面形貌,并分析激光表面织构化前后基板表面粗糙度变化,利用微机控制电子万能试验机检测激光表面织构化后其粘接表面的结合力,研究激光表面织构化对其表面形貌、表面粗糙度及结合力的影响规律,从而确定最佳激光表面织构化工艺参数。激光表面织构化可有效的提高待粘接表面粗糙度,激光表面织构化后基板的表面粗糙度较未处理前的0.077μm提高到1.222μm;激光表面织构化后的粘接力可到达35.5 N,较未处理表面的11.2 N提升了217%。最终确定最佳的激光表面织构化工艺为激光功率200 W,扫描速度6900 mm/s,重复频率50 kHz,脉冲宽度270 ns,填充线间距0.15 mm。最佳激光表面织构化工艺大幅度提高了材料的表面粗糙度,这使材料的粘接性能显著提升。     

激光表面微织构调控镁合金的润湿性及抗盐雾腐蚀研究

镁合金具有比强度高、可加工性好等优势，但其耐蚀性欠佳，成为阻碍其进一步推广应用的瓶颈。采用纳秒激光在AZ91D镁合金表面进行微织构加工，并辅以低温热处理，获得了不同润湿性的表面。通过表征不同润湿性镁合金的表面形貌和成分、静态接触角以及耐蚀性，研究了镁合金表面激光调控润湿性的方法以及镁合金耐蚀性提高的机理。实验结果表明：激光加工和后续的低温热处理促使表面的C元素含量升高；表面形貌和表面C元素可以协同调控表面的润湿性；激光加工可以促使镁合金表面形成氧化膜，有助于提升镁合金的抗盐雾腐蚀能力；亲水性微织构表面的耐蚀性优于原始表面；超疏水Cassie表面具有优异的抗盐雾腐蚀性能，这是由于盐雾液滴在其表面的停留时间短。     

钪型阴极表面微观发射结构的模拟计算

在阴极研究领域,钪型阴极因其大发射电流密度受到广泛关注,但其发射机制仍不明确。普遍认为表面发射层为BaxScyOz-W结构,但发射表面是动态变化的,很难确认其最佳表面发射结构。本文对钪型阴极表面BaxScyOz-W的理想发射结构进行了建模,并利用密度泛函方法对其功函数进行了计算。计算得到Ba-O-Sc-O-W表面结构的最小功函数为1.186eV。通过对计算结果的分析,讨论了不同表面原子结构对应的功函数变化。     

大表面复杂结构伪装遮障表面温度的简化分析方法

伪装遮障大都有复杂的表面结构,直接建模计算对计算能力要求极高。表面结构对周围流场产生扰动影响对流传热,进而影响伪装表面温度。文中通过不断调整参数得到对表面有相似影响的多孔介质,实现伪装遮障表面结构到多孔介质的简化。采用局部建模的方法,分析三种典型伪装遮障表面结构对周围流场以及其温度场的影响,进而将其简化为对应的多孔介质。结果表明:将伪装遮障表面结构类比为多孔介质,大大减少了计算量,能够模拟大表面覆盖伪装遮障之后的表面温度,评估其伪装效果。将该简化模型用于室外平房这一具体情境中,分别模拟平房不加表面伪装和外加不同伪装遮障情况下,其表面温度和表观温度在全天不同时段的变化。     

数字编码超表面:迈向电磁功能的可编程与智能调控

数字编码超表面是超材料与超表面领域的重要研究分支。通过数字编码方法替代等效媒质理论来表征超表面，不仅有效简化了超表面设计，而且建立了数字信息与超材料物理的联系。该文系统梳理数字编码超表面的发展历程，重点介绍其在可编程与智能电磁调控领域的最新研究进展。首先，详细介绍数字编码超表面的基本概念以及基于数字编码超表面的信息论研究；然后，具体介绍可编程超表面的工作原理和实现方式以及可编程超表面的不同研究方向，包括辐射式可编程超表面、多维度可编程超表面、时域数字编码超表面与新体制通信系统；接着，介绍智能超表面的最新研究进展，展示其环境感知与自适应电磁调控能力；最后，对超表面的未来发展进行讨论与展望。      

电子线路板表面绝缘电阻检测

电子线路板表面绝缘电阻的检测可表示板子表面离子污染的程度。如表面离子污染严重，测定其绝缘电阻一定很低：如测定其绝缘电阻很高，则表示表面离子污染程度较轻。通过测定表面绝缘电阻的大小，可了解其清洁度。绝缘电阻的定义为，加于两个电极的电压和通过其间的电流之比。绝缘电阻的检测，可按GB／T4677．1—84进行。[第一段]     

飞秒激光诱导超疏水钛表面微纳结构

提出一种利用线偏振飞秒脉冲激光制备超疏水钛表面的方法。利用飞秒脉冲激光在钛片上辐照扫描诱导出表面微纳结构,以提高钛表面的粗糙度,并结合低表面能物质的超声处理得到具有超疏水特性的钛表面。通过改变飞秒脉冲激光辐照的能流密度来改变钛表面的粗糙度,得到不同润湿性能的钛表面。将制备的疏水和超疏水钛表面在大气环境中放置三个月,并对其表面润湿性能进行测量,结果表明,与三个月前相比,其表面润湿性能基本保持不变,即制备的钛表面具有稳定的疏水和超疏水性。     

激光诱导热解碳表面微结构及抗凝血性研究

为了研究材料表面微结构对其抗凝血性能的影响,利用纳秒激光在人工心脏瓣膜材料热解碳的表面进行微加工的方法,产生了具有周期性的微坑、微光栅阵列结构。通过扫描电镜、X射线衍射仪和接触角测量仪对样品结构、表面成分、表面能进行表征,并测试了改性后热解碳表面的抗凝血性。结果表明,激光加工后的微结构表面和光滑表面化学成分相同,且微结构表面具有超疏水性,表面能很小;与光滑表面相比,微结构表面粘附较少的血小板,而且较少团簇及变形,表现出较好的抗凝血性能。这一结果对人工心脏瓣膜进行表面改性以提高其抗血栓性能具有很大的帮助。     

凯芙拉环氧复合材料烧蚀阈值实验研究

激光辐照某种材料当其表面未发生任何物理化学变化时,其表面反射率不会发生任何变化;当材料表面发生了烧蚀,产生了物质的变化时,反射率会集聚下降。通过积分球光电管系统监测表面反射率,判定反射率变化的拐点来得到Kevlar/epoxy材料的激光烧蚀阈值。     

栅状表面液晶盒的光学特性

栅状表面基板对液晶分子有特殊的锚定作用,其锚定的强度和易取方向与栅状表面的几何参数相关。两块预先处理的栅状表面基板可以制成液晶显示器件,其光学特性也与栅状表面的几何参数相关。文中基于Frank弹性理论和栅状表面基板的等效锚定能公式研究了外加电压下此种液晶盒的光学特性,并通过计算机模拟得到了不同栅状表面液晶盒的电光曲线,且与栅状表面液晶盒的闽值电压进行了比较。     

飞秒激光制备超疏水铜表面及其抗结冰性能

超疏水表面的制备及其抗结冰性能受到广泛关注,但超疏水表面的微观结构及浸润性能对其抗结冰性能的影响规律仍无定论。利用飞秒激光在金属铜表面制备了一系列具有不同微观特征的微纳米结构,这些表面经过化学修饰后都具有超疏水性,同时对水具有不同的粘附性。系统研究了这些超疏水表面的抗结冰性能,结果表明,这些超疏水表面在低温(-5℃,-10℃)下都能延缓表面水滴的结冰过程。超疏水表面对水的粘附性对其抗结冰性能有显著影响,粘附性较小的超疏水表面比高粘附的超疏水表面具有更为优异的抗结冰性能。     

表面安装器件的可靠性问题

电子设备不仅在其性能上不断地得到改进,而且在其基本结构方面也发生了根本性变化。引起这些变化的原因之一是在电子器件生产中采用了高密度组装技术,其中最成功的手段之一是采用表面安装技术(SMT)。采用表面安装技术生产的表面安装器件(SMD),其可靠性普遍得到提高。本文讨论了一些与表面安装器件生产及其可靠性有关的问题。     

钨粉化学镀铜对压制性能的影响

通过钨粉表面化学镀铜,使其表面包覆一层均匀的诱导铜膜,以此制备W-15Cu电子封装材料。采用扫描电镜和双对数压制方程理论分析,研究钨粉表面化学镀铜含量对钨粉压制性能的影响,结果表明钨粉表面化学镀铜可改善其压制性能,且随化学镀铜含量的增加,压制同等生坯密度的制品压力增大。     

SMT焊接缺陷研究

当今,作为主要的电子装联技术,表面组装技术得到了长足的发展。表面组装产品由于在成本、质量和可靠性等方面具有相当的优势,使其受到广大用户的青睐。虽然表面组装技术和表面组装产品具有无可比拟的优势,但是表面组装技术涉及的因素众多,包括器件、材料、设备和工艺等,这导致表面组装过程中容易出现焊接缺陷。焊接缺陷严重影响表面组装产品的质量和可靠性,对其应进行深入的研究。本文探讨了在表面贴装过程中的焊接缺陷类型,它们的检测判据,分析了它们产生的主要原因及危害,并提出了相应的预防处理措施。     

谐振型微波光子晶体反射相位特性分析

高阻表面是一种局域谐振型的微波光子晶体,它的反射相位是指平面波垂直照射时,界面处后向行波与前向行波的相位差。高阻表面的反射相位和其表面阻抗密切相关,由于高阻表面的表面阻抗随频率变化,所以其反射相位也是频率的函数,而不是像理想导电面那样对任意频率固定为180°。在谐振频率附近,高阻表面呈现高阻状态,出现表面波带隙,此时其反射相位位于±90°之间,保持同相反射。本文采用时域有限差分法分析了高阻表面的反射相位,并与测量的表面波带隙结果进行了比较,说明采用的方法是有效的。     

HT300孕育铸铁激光表面改性研究

研究了激光表面强化对孕育铸铁材料组织和性能的影响。结果表明经激光处理后,其表面强度满足了HT300用于一般零件对表面硬度、耐磨性等机械性能的要求。为改进零件表面处理方法提供了依据。     

Nd:YAG固体激光铣削单晶硅表面形貌研究

利用体视显微镜和扫描电子显微镜观察Nd:YAG固体脉冲激光铣削的单晶硅表面形貌,利用能谱分析仪EDAX对铣削表面进行成分分析。不同功率密度的激光铣削的单晶硅表面形貌差别比较大,其表面化学成分也存在较大差别。     

飞秒激光制备不锈钢微纳结构表面的润湿机制研究

具有润湿功能的微纳结构表面因在生物工程、防覆冰等领域的潜在应用价值,近年来吸引了大量的关注,但亲水微纳结构表面的润湿不稳定性成为了其应用中的一大阻碍。本文通过飞秒激光直写的方式在不锈钢表面制备了具有亲水性质的微纳结构表面并研究其经一定时间跨度后润湿性变化规律及机制。研究表明,在表面化学成分方面,不锈钢微纳结构表面通过浸泡氢氧化钠溶液处理后可有效抑制其润湿变化。通过X射线光电子能谱分析表明,这是由于处理前后润湿机制发生转变导致的。从微纳形貌方面,当不锈钢表面粗糙度增加时,可以通过保持长效毛细效应实现较长时间范围内的稳定超亲水状态。本文的研究结果为润湿性微纳结构表面的应用提供了一定的性能改善策略新思路,特别在亲水特性微纳结构表面的应用上具有重要的研究意义。     

集成表面等离子体共振传感芯片

集成表面等离子体共振传感芯片是表面等离子体共振传感技术和微电子集成制造技术结合的产物。介绍了表面等离子体的共振传感的原理和传统器件;重点介绍了集成表面等离子体传感芯片的发展背景、基本结构、制造工艺,并给出了其在金属传感层、整体结构、传感附着膜三个方面的优化方向;对其未来的发展前景进行了展望。