基于局部溶解性激活的聚合物微流控芯片超声波键合

利用低于临界振幅下的超声波作用在聚合物上仅产生表面热的特点,结合PMMA在异丙醇(IPA)中的温变溶解特性,提出了一种基于局部溶解性激活的超声波聚合物微流控芯片键合方法.理论分析表明当超声振幅小于临界振幅时,只有器件接触表面产生局部表面热,而且在70℃附近IPA对PMMA的溶解性才具有良好的激活作用.在试验研究中,利用精密加工法和热压法制作了带面接触式导能筋结构和80μm×80μm微通道的PMMA微流控芯片基片.在超声振幅为13μm、键合时间8 s、键合压力300 N的条件下进行了键合试验.结果表明,芯片拉伸强度达2.25 MPa,微通道的承压能力超过800 kPa,键合后导能筋无熔融,微沟道变形率小于2%,键合时间仅为8s.该方法的键合强度和键合效率明显高于传统的键合方法,而微结构的变形率却较小,故可作为一种具有产业化前景的聚合物MEMS器件快速封接方法.     

聚合物微流控芯片超声波微熔融键合方法

为了将超声波聚合物焊接技术更好地应用于聚合物微流控芯片的键合,提出基于界面微熔融的聚合物微流控芯片超声波键合方法.设计了适用于该方法的导能筋结构,在合理的键合工艺参数控制下使导能筋结构材料不发生熔融流延,通过键合界面软化润湿来实现对微流控芯片微通道的密封连接.实验结果表明,键合时间仅为0.09 s,键合后微通道的承压能力可达6个大气压,满足微流控芯片的使用要求.面接触导能筋可采用机械加工或注塑方法获得,具有良好的产业化应用前景.     

Thermal behavior of silicon-copper micro vapor chamber for high power LEDs

Micro vapor chamber (MVC) for light emitting diodes (LEDs) can be designed and fabricated to enhance the heat dissipation efficiency and improve the reliability. In this paper, we used photoresist SU-8 and electroforming copper (Cu) to fabricate three kinds of wick structures, which are star, radiation and parallel ones, and the substrate is silicon with thickness of 0.5 mm. Electroforming Cu on silicon to make micro wick structure was a critical step, the ampere-hour factor was used, and accordingly the electroforming time was predicted. The composition of electroforming solution and parameters of electroforming were optimized too. After charging and packaging, thermal behavior tests were carried out to study the heat dissipation performance of MVCs. When the input power was 8 W, the parallel wick structure reached the equivalent temperature of 69.0 °C in 226 s, while the others were higher than that. The experimental results prove that the wick structures have significant influence on the heat transfer capability of MVCs.     

球面5R并联机构的动力学建模及动载分配优化

在动载条件下,为实现并联机构驱动器低能耗、平稳地运行,针对一种球面5R并联机构,对其进行动载分配优化。首先利用矢量法得到了机构的运动学正反解,考虑重力、外力和各构件惯性力的作用,采用拉格朗日方法和虚功原理建立了球面5R并联机构的动力学模型,并对机构的数值算例进行了动力学仿真验证,结果表明:理论值与仿真值的最大误差为1.3%,验证了动力学模型的正确性。然后,基于动力学模型,考虑驱动器输出功率和力矩因素,定义了机构的多目标优化函数,采用B样条插值法规划轨迹,并用归一化加权求和法优化求解该机构的最优轨迹。最后,通过数值算例,验证了优化方法的可行性,且优化结果表明:功率峰值降幅为分别为11.77%、48.75%,力矩峰值降幅分别为0%、51.17%,速度峰值降幅分别为20.97%、8.1%。说明该优化方法可以有效降低驱动器输出峰值,使得并联机构驱动器运行平稳,且该优化方法也适用于其他并联机构。     

微热管红外测温系统的设计

根据集成发光二极管(LED)的微热管尺寸小、温升快、温度梯度变化剧烈等特点,搭建了非接触式红外测温系统,以实现对其不同特征区域的温度测量。对该系统的信号采集与转换、误差分析与补偿、测温特性指标、以及微热管的热性能进行了研究。该系统通过LabVIEW编程软件实现红外传感器的电信号采集与温度转换;将不同温度的加热块作为等温体参考,对比热电偶与红外测温结果完成静态和动态测温特性分析,进而通过环境温度补偿方法修正LED辐射热引起的传感器漂移误差;最后基于线性拟合法完成传感器的校准。利用该测试系统在不同热负载下测试了微热管的热性能。结果显示:测温系统的准确度、重复性及线性度分别为1.2~1.5℃、1%和0.2%;时间常数T和响应时间t0.05分别约为15ms和30ms。该红外非接触测温系统能够减小传感元件对被测温度场的影响,具有测温精度高和热惰性小的特点,为微热管热性能评估提供了新的测量方法。     

一种微小挠性零件的自动化精密装配系统

为解决具有挠性结构微小零件精密装配的问题,将基于机器视觉的精密测量技术、高分辨率非接触激光位移测量技术等应用到精密装配系统的研制中.设计了用于微小零件夹持的装置,实现了对微小挠性零件拾取、搬运、放置等操作;根据视觉系统测量得到的微小零件与目标位置的偏差,对微小零件水平面内的位置和姿态进行了调整;提出了装配微小零件挠性结构的接触控制方法,该方法通过激光位移传感器非接触测量挠性结构接触变形所引起的微小位移变化,实现了装配过程中垂直方向的精密接触控制;通过在作业机械臂上集成标定模板,实现了装配系统的自动标定.简要介绍了所研制的装配系统组成,并进行了微小挠性零件的装配实验.实验结果表明,微小零件装配的平行度、同轴度误差小于10 μm,挠性结构接触控制偏差为0.6 μm ～0.8 μm,装配精度满足使用要求.     

基于本科毕业设计的工科类专业教学改革探讨

对当前工科类专业本科毕业设计执行过程中反映出来的教学环节存在的主要问题加以分析,针对培养计划、教学体系和能力素质培养等多方面的问题提出了进行教学改革的相关措施,包括适当延伸毕业设计至相关专业教学环节、整合专业课程教学计划、创新毕业设计模式等措施,为基于毕业设计质量工程的教学改革提供了有益参考。     

柠檬酸与磷的改性对Ni-Mo/Al2O3焦化蜡油加氢脱氮性能的影响

以γ-Al₂O₃为载体,Ni-Mo为活性金属组分,采用等体积溶液浸渍法制备了焦化蜡油加氢处理催化剂Ni-Mo/Al₂O₃。在浸渍液中分别加入柠檬酸、磷酸二氢铵,以及同时加入柠檬酸和磷酸二氢铵,得到改性的催化剂Ni-Mo-CA/Al₂O₃、Ni-Mo-P/Al₂O₃和Ni-Mo-P-CA/Al₂O₃,采用NH₃-TPD、H₂-TPR、UV-Vis DRS和HRTEM等手段对制备的催化剂进行了表征,考察了柠檬酸和磷改性对催化剂的性质和加氢脱氮活性的影响。结果表明,磷改性提高了Ni-Mo/Al₂O₃催化剂的表面酸量,但降低了其加氢脱氮活性;柠檬酸的改性提高了Ni-Mo/Al₂O₃催化剂的加氢脱氮活性,但降低了催化剂的表面酸量;柠檬酸 磷的组合改性使Ni-Mo/Al₂O₃催化剂同时具有较高的表面酸量和加氢脱氮活性。柠檬酸-磷的组合改性使Ni-Mo/Al₂O₃催化剂的表面形成了更多的高活性Mo物种,活性金属有着更高的分散性,MoS₂堆垛层数集中分布在2层和3层,从而使其对焦化蜡油的加氢脱氮活性得到了大幅提升。     

塑料微流控芯片的制作及其自动化

实现塑料微流控芯片制作的自动化能够大幅度降低制作成本,稳定芯片质量,并使芯片具有较好的一致性,是推广应用、实现产业化所亟待解决的重要问题。本文简要介绍了微流控芯片的发展现状,指出影响其推广应用的主要障碍及所面临的主要问题。阐述了实现塑料微流控芯片制作自动化的意义。简述了制作塑料微流控芯片的两种主要方法——模塑法和热压法,分析了热压法制作塑料微流控芯片的工艺过程及其实现自动化所需解决的诸如自动脱片、基片与盖片的自动对准及预联接等技术问题。介绍了大连理工大学微系统研究中心同北京航空航天大学机器人研究所合作研制开发的塑料(PMMA)微流控芯片的自动化制造系统,并简要说明了主要的组成设备。     

YAG激光焊接脉冲能量作用效应的声发射特征参数表征

对304不锈钢进行脉冲激光焊接试验,基于激光热源与工件相互作用所释放的声发射信号,研究利用声发射事件的平均峰值-振铃计数特征分布图评估焊接稳定性的方法.结果表明,脉冲激光对材料的作用越稳定,平均峰值-振铃计数特征分布图的散点分布聚集性越好;脉冲激光对材料的作用稳定性越差,平均峰值-振铃计数特征分布图的散点分布越发散.激光脉冲峰值功率增加时,对应声发射事件平均峰值和振铃计数均随之增加,反映出振铃计数对峰值功率变化而引发的焊接稳定性变化更为敏感.因此平均峰值-振铃计数特征分布图能够较为准确地表征激光焊接过程稳定性.