立体微型器件的微制造技术及其在微机电系统(MEMS)的应用

综述了近年来与微型机电系统（MEMS）相关的材料微制造和微加工技术的最新研究进展.重点介绍了如何利用硅晶片作为微型模具来制备压电陶瓷和热电材料的微型柱状阵列结构和反应烧结碳化硅微型转子等微制造技术,并展望了材料微制造技术在研制微型医疗器件和微型移动能源方面的应用前景.     

MSP试验法评价Mo/PSZ系复合材料的强度特性(Ⅱ)

首先利用图像处理系统对Mo/PSZ系两相复合材料的微观组织进行了定量分析,然后在不同的实验温度下利用MSP试验法对该系复合材料的高温力学性能进行了测试,详细讨论了该系复合材料不同温度下的MSP强度与其组成,特别是与其对应的微观组织结构特征的关系.实验结果表明,不同温度下复合材料的MSP强度显示出不同的组织依存性,室温时呈W形状变化,在873K、1273K时分别在Mo分散组成和两相连续组成范围呈极大值,这种变化趋势依赖于复合材料所具有的微观组织结构.     

机械合金化和放电等离子烧结制备AgPbSbTe热电材料

采用机械合金化和放电等离子烧结方法制备高性能AgPbSbTe热电材料,研究了制备工艺对材料热电性能的影响。结果表明,材料的物相组成和热电性能都受到机械合金化时间的影响;适当地控制放电等离子烧结工艺可以抑制晶粒长大,增加晶界散射,降低热导率。实验中得到AgPbSbTe热电材料的最大功率因子为18μW/K~2cm,最小热导率为1.1 W/m K。机械合金化(球磨4 h、转速350 r/m)并在673 K放电等离子烧结5 min,得到AgPbSbTe材料的最大热电优值ZT为1.2(700 K)。     

反应烧结Si3N4陶瓷微型转子的制备

介绍了一种适合于制备Si3N4陶瓷微细部件的微细制备技术.该技术主要包括Si粉的预烧结成形和微型加工以及反应烧结等三部分,结合了Si粉预烧结体的可加工性和Si3N4反应烧结所具有的近净尺寸成形特点,具有制备Si3N4陶瓷三维微细部件的优势.本研究利用该技术成功地制备了直径5mm、厚度1.2mm、叶片厚度大约70μm的Si3N4陶瓷微型转子.     

SiC／CoSb3复合热电材料的制备及热电传输特性

以Co、Sb粉体为原料，利用机械合金化（MA）和放电等离子烧结（SPS）法制备SiC／CoSb3复合热电材料。采用X-射线衍射法确定机械合金化粉末和SPS烧结块体的相组成，用透射电子显微镜（TEM）观察粉体形貌和块体的显微结构。在300～800K范围内测量了复合热电材料的电阻率、塞贝克系数和功率因子，研究了纳米SiC颗粒的添加对复合材料热电性能的影响。研究结果表明，SiC颗粒的引入使复合材料的电阻率降低，功率因子提高。在680K时0．1vol％SiC／CoSb3复合材料的功率因子比单相CoSb3热电材料提高了约100μW／m·K^2。     

微细1-3型PZT/环氧树脂压电复合材料的制备及其性能

提出了一种改良型切割-浇注工艺,并利用该工艺制备了锆钛酸铅(lead zirconate titanate,PZT)柱宽为120μm,纵横比大于10的1-3型PZT/环氧树脂压电复合材料,并对制备过程中影响复合材料特性的各种影响因素进行了讨论比较.结果表明:这种复合材料的谐振模式单一,与PZT相比声阻抗大幅降低,前者为31Mrayl,后者仅为4.5～5.5Mrayl.     

1–3型铌酸钾钠基陶瓷/环氧树脂无铅压电复合材料的超微细化制备与性能

利用放电等离子烧结高致密度的铌酸钾钠基无铅压电作为陶瓷相,通过改进后的切割-浇注法复合基体相环氧树脂,制备得到陶瓷柱宽40μm、间隙40μm、纵横比>5的超微细化结构的1-3型铌酸钾钠基陶瓷/环氧树脂无铅压电复合材料(1-3 connective lead-free piezoelectric composites,1-3CLFPC)。1-3CLFPC薄膜的电学性能显示出其作为超声换能器工作的优势:压电电压常数g33达到247×10-3 m2/C,厚度机电耦合系数kt为40.7%。超微细化结构设计也使得1-3CLFPC薄膜的工作频率提高到5 MHz以上,可满足高频医疗超声诊断领域的需求。     

无铅压电陶瓷材料的应用及研究进展

随着信息时代的到来,各种具有优异性能的新型电子材料开始受到人们的关注和重视。压电材料由于其在信息、激光、导航和生物等高技术领域的广泛应用,成为目前国际竞争的热点之一。     

n型SnS热电材料的制备与性能研究

SnS由低毒、廉价、高丰度的元素组成, 在热电研究领域受到广泛关注。采用机械合金化(MA)结合放电等离子烧结(SPS)工艺制备了n型SnS_1-xCl_x(x=0, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06)多晶块体热电样品, 并研究了Cl^-掺杂量对SnS物相、微观结构以及电热输运性能的影响。结果表明: Cl^-的引入会提高电子浓度, 使SnS由本征p型转变为n型半导体。随着Cl^-掺杂量的增加, n型SnS半导体室温下的霍尔载流子浓度从6.31×10¹⁴ cm^-3 (x=0.03)增加到7.27×10¹⁵cm^-3 (x=0.06)。x=0.05样品在823 K取得最大的电导率为408 S·m^-1, 同时具有较高的泽贝克系数为-553 μV•K^-1, 使其获得最大功率因子为1.2 μW·cm^-1·K^-2。Cl^-的掺入会引入点缺陷, 散射声子, 使晶格热导率κ_lat由0.67 W·m^-1·K^-1(x=0)降至0.5 W·m^-1·K^-1 (x=0.02)。x=0.04样品在823 K获得了最大ZT为0.17, 相比于x=0样品(ZT~0.1)提高了70%。     

CoSb3的机械合金化合成过程及其放电等离子烧结

采用机械合金化(MA)在球磨转速为250r/min～350r/min条件下,制备颗粒直径为1μm～4μm的CoSb3粉末,然后利用放电等离子烧结(SPS)得到单相CoSb3块体材料.主要讨论了MA时间、转速以及SPS烧结条件对CoSb3相形成的影响以及MA机理.结果表明,在MA时间为36h时有大量CoSb3生成,但仍存在少量Sb和Co,MA时间过长会有大量CoSb2相生成,说明机械合金化时间存在一个最佳值;在SPS烧结过程观察到有压力突增现象,机械合金化时间越长的样品压力突增的温度点越高.本实验从非平衡热力学观点,解释了利用MA-SPS工艺制备CoSb3的过程.