薄膜热电极尺寸效应分析及试验研究

薄膜型热电极作为薄膜热电偶结构的核心部位,其尺寸设计对热电偶功能及性能的实现起着重要作用;文章研究了热电偶电极薄膜的尺寸效应,建立了薄膜热电偶热电及热传导机理数学模型,分析了热电极尺寸对热电偶静态及动态特性的影响,设计并制作了不同尺寸规格热电极的薄膜热电偶,对热电极的尺寸效应物理性能开展了试验研究,试验结果表明热电偶电极薄膜厚度与动态响应时间呈正相关,长度、宽度、面积等尺寸参数对热电偶特性无明显影响,为薄膜热电偶电极尺寸设计提供了理论基础与工程依据。     

薄膜热电偶温度传感器研究进展

随着低维材料技术的发展和对测温要求的提高,薄膜热电偶温度传感器应运而生,其快速响应特性为测量瞬变温度提供了可能。综述了薄膜热电偶温度传感器国内外发展现状,着重介绍了薄膜临界厚度的确定、扩散现象的影响、制备工艺等关键技术,并对其未来发展做出了展望。     

CdS ZnS掺杂纳米复合材料的量子尺寸效应

通过Ｓｏｌ－ｇｅｌ方法和气相反应原位生长法制备了ＣｄＳ，ＺｎＳ分散在二氧化硅凝胶玻璃中的纳米复合材料，纳米粒子尺寸在２－６ｎｍ 。用吸收光谱和荧光光谱观察了室温下纳米复合材料的量子尺寸效应。     

一种用于测量SiO2薄膜热导率的测试方法

介绍一种用于测量SiO2薄膜热导率的测试方法。本方法根据3ω法原理,采用锁相放大器提取微弱信号,并通过GPIB接口总线实现自动测试,分别测试了厚度为500nm和100nmSiO2薄膜的纵向热导率。     

多层薄膜结构气敏效应研究

在SnO2气敏薄膜层上覆盖一层或多层钝化材料（SiO2,Al2O3) 薄膜，制成的多层膜气敏元件，可很好地排除大分子气体如乙醇等对小分子H2检测的干扰，使其具有单独检测H2的功能。本文还通过测量元件的升温曲线，推导出敏感体表面的氧吸附活化能；找出活化能与灵敏度、选择性的关系。根据实验现象和物性分析结果，试着探讨了元件的敏感机理。     

薄膜应变计的横向效应及其影响因素

从电阻公式出发，利用金属的应变－电阻效应理论、弹性力学理论和薄膜的电导理论，导出了薄膜应变计的横向效应的表达式．分析了薄膜的厚度对薄膜应变计的横向效应的影响，并给出了实验结果与理论分析结果的对比．     

复合薄膜热导率测试系统研究

针对薄膜热物性测量还没有成熟的测试系统,设计了一种基于微桥静态测量法的复合薄膜热导率测试系统.该系统由PC机、仪器控制与数据采集模块、可控温真空系统构成.软件编程在LabVIEW平台上实现.利用该系统测量了由SiO2薄膜和多晶硅薄膜组成的悬臂梁结构的复合薄膜热导率.在10-4Pa真空中,测得悬臂梁平均温度320～400K范围内的等效热导率在9～12w/(m·K),其热导率随着温度升高而增大,测试结果和理论值一致.实验表明:系统测试效率高、通用性好,且易于扩展.     

氮化铝陶瓷薄膜热导率的分子动力学模拟

采用平衡分子动力学方法(EMD)研究了平衡温度为300K的氮化铝薄膜的法向热导率.利用Stillinger-Weber势函数以及Green-Kubo线性响应理论计算热导率.计算结果表明,氮化铝薄膜的热导率值显著小于对应大体积材料的实验值,具有明显的尺寸效应.在氮化铝薄膜为1.47～5.39 nm的范围内,氮化铝薄膜的热导率随着薄膜厚度的增加而近似的线性增加.     

微型薄膜锂离子电池正极材料LiCoO2薄膜研究

研究了应用于微型全固态薄膜锂离子电池的正极材料钴酸锂 LiCoO2薄膜材料,采用磁控溅射法来制备,对其进行400℃退火处理后,进行 XRD 分析和 SEM 分析,表明在低气压条件下制备的薄膜呈非晶态,经过退火后,形成了排列致密的晶体结构,薄膜沿（003）晶面平行于基底择优生长;循环伏安测试和恒电流充放电测试表明,未经过退火处理的 LiCoO2薄膜不具有锂离子嵌入/脱出的可逆性,而经过退火处理的 LiCoO2薄膜从第二圈开始具有较好的可逆性。制备的 LiCoO2薄膜结晶状态优良、质地紧密、与衬底薄膜紧密接触、循环性能和循环充放电性能良好,可以用于微型全固态薄膜锂离子电池。     

钢缆索材料磁弹效应的材料特性实验研究

钢缆索材料磁弹效应的材料特性是磁弹索力传感器励磁磁场工作点优化的依据,而目前又缺少相关报道。针对此问题,以铁磁材料磁弹效应理论为指导,提出钢缆索材料磁弹效应材料特性研究的实验方案;根据缆索材料式样设计线圈,搭建实验系统,最后针对钢缆索单丝材料完成其磁弹效应的材料特性实验;结果表明:钢缆索材料磁导率随外力增加而减小,在磁化饱和区以内,随着磁场的增加其磁弹效应越强,在磁化近饱和区,磁弹效应最明显,为磁弹索力传感器励磁磁场工作点的优化提供了依据。     

金属薄膜式热敏电阻器在压力传感器中的应用

金属薄膜式热敏电阻器应用于压力传感器中 ,即可以测温 ,又可以对压力进行温度补偿 ,研究了金属薄膜式电阻器的温度特性和制备工艺 ,讨论了铂、镍、银薄膜式电阻器在压力传感器中的应用。     

基于分子动力学的超晶格薄膜的导热系数影响因素分析

采用非平衡态分子动力学方法模拟了超晶格薄膜的热传导性能,分别计算了组成超晶格薄膜的两种材料的导热系数.从粒子质量、势阱深度、晶格常数的变化等方面讨论了其对薄膜两种材料的切向导热系数的影响.模拟结果表明:不同粒子质量的两种材料组成的超晶格薄膜中,二者的导热性能相互间影响并不大.而势阱深度的改变则两种材料的导热性能会相互产生影响,但在晶格不匹配时,超晶格薄膜的界面出现了应变,两者的导热系数均会产生较大的变化.同时还发现,薄膜的宽度不同时,大质量比的材料的导热系数趋于一致.     

喷射距离对喷射冷板散热性能影响的实验研究

为了增强对喷射冷板散热性能影响因素的了解,通过实验研究了喷射距离对喷射冷板散热性能与阻力值的影响,并对喷射冷板散热性能的均匀性进行了分析。实验结果表明,在流量相同的情况下,现有结构喷射冷板的总热阻随喷射距离的增大先减小后增大,在喷射距离为1.5 mm时存在一个最小值;喷射冷板的阻力值随喷射距离的增大而降低,但喷射距离对喷射冷板的阻力影响较小;喷射冷板在水流方向的散热性能存在一定不均匀性,喷射冷板进水侧散热能力要略高于出水侧。     

MEMS壁剪应力传感器热效应的数值模拟

借助计算流体动力学(CFD)商业软件FLUENT,采用数值模拟的方法,对基于MEMS的壁剪应力传感器热交换效应进行了分析。计算结果表明:在壁剪应力传感器的热膜下方加入真空腔或者空气腔是十分必要的。针对水流中测量的计算结果显示,真空腔和空气腔在整个计算区域的温度场分布以及对流体的传热效率的差别不大,而空腔可以明显地减小底层的热损失,这对提高剪应力传感器的灵敏度是十分有利的。此外,MEMS壁剪应力传感器的尺寸效应对传热效率也存在影响。     

BN、SiC、Ge纳米管热学特性的分子动力学研究

采用分子动力学方法,分别分析了单壁BN、SiC及Ge纳米管的导热系数与熔化特性;进而根据模拟结果,讨论了直径、温度等因素对几种纳米管导热性的影响,以及几种纳米管之间导热性及熔化特性的差异。研究结果表明,各单壁纳米管的导热系数均随温度的升高以及直径的增大而降低;温度相同时,BN管的导热系数最大,而SiC和Ge管的导热系数相当;BN及SiC纳米管的熔点、比热容以及熔化热均远高于Ge管,但系统能量却要比Ge管低得多。     

Investigations of the capillary effect for gripping silicon chips

Capillary forces in microsystems are very powerful. During wet etching they can cause sticking or even destruction of moving or underetched parts of the microstructure. But capillary forces can also be used in a controlled way for gripping and handling of micro objects. This paper shows that forces exerted on a silicon chip with dimensions of 4 × 4 mm² and a thickness of 600 m are approximately 200-times higher than the inertial force of the chip. The force exerted is dependent on the gap height and can be estimated for different drop sizes with simple estimation formulas or with solutions from differential equations. A numerical solution gives a better understanding of the non-linear behavior of a capillary liquid in a gap. The result of the investigation shows the behavior of the capillary effect in small gaps. For small gap widths and liquid volumes the force developed is overestimated by conventional formulas and calculations. Additionally the general behavior of liquids in microgaps are shown, which also can help to design other liquid based microsystems e.g. micro biological sensor systems.The author is thankful for the support given for this work by Prof. Dr.-Ing. L. Kiesewetter from the Technical University of Brandenburg/Germany.     

纳米薄膜面向导热系数的分子动力学模拟

基于分子动力学研究纳米薄膜的导热系数现状,建立了一种导热模型.采用非平衡态分子动力学研究了纳米薄膜长度、厚度、空穴对导热系数的影响.选取结构简单、可靠实验数据和势能函数的晶体氩为模型,计算了氩晶体薄膜面向导热系数.模拟结果表明:纳米薄膜面向导热系数随薄膜长度和厚度增加而增加,增加到一定尺寸时,不再增加,近似相等,具有显著的尺寸效应.相同条件下,存在空穴的氩晶体纳米薄膜导热系数低于理想氩晶体纳米薄膜的导热系数.     

考虑几何非线性和热效应的刚柔耦合系统的频域特性研究

研究温度场中旋转刚体-梁系统的刚-柔耦合动力学特性.考虑几何非线性和热效应,从精确的应变-位移关系式出发,用虚功原理和有限单元法建立了旋转刚体-梁系统的刚-柔耦合动力学方程.由于非线性刚度阵与变形的高次项有关,将非线性刚度阵的各元素表示为广义坐标阵和常值阵的乘积.数值计算表明,该方法可避免重复积分,提高计算效率.在此基础上研究了在温度递增的情况下几何非线性对系统的刚-柔耦合动力学特性的影响,用频谱分析方法研究了系统的固有频率随中心刚体转动惯量和温度的变化.     

修正型平面热源法导热系数测定仪的设计

在传统的瞬态平面热源法导热系数测定仪的基础上,改进设计了新型加热与温度测量探头,研究了半无限大平面在被加热时的瞬态热传导问题,建立了平面热源法的数学修正模型,并采用数学迭代与回归分析的数据处理方法,实现了采用修正型平面热源法的导热仪对材料吸热系数和导热系数的同时测定。测试实验数据表明:仪器测量精度可达5%,测量范围为0.003～40 W/(m.K),并且可以对单试件等不具备传统瞬态平面源法测定条件的材料进行测定和试件的在线测定。