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中国化学会第28届学术年会

作者：贺强吴英杰玄明君微结构与微系统制造教育部重点实验室微纳米技术研究中心哈尔滨工业大学

＜正＞磷脂双层膜是自然界中最重要和最被人熟知的自组装结构。为了更好地理解和应用磷脂膜的结构与功能,各种磷脂膜模型体系如单分子膜、脂质体、黑膜、固体或高分子支撑磷脂膜等已被不断地发展出来。其中,固体支撑磷脂膜拥有制备方法... 详细信息

＜正＞磷脂双层膜是自然界中最重要和最被人熟知的自组装结构。为了更好地理解和应用磷脂膜的结构与功能,各种磷脂膜模型体系如单分子膜、脂质体、黑膜、固体或高分子支撑磷脂膜等已被不断地发展出来。其中,固体支撑磷脂膜拥有制备方法多样、稳定性高、易于阵列化、有利于各种表面敏感技术应用等优点,受到人们更多地关注。固体支撑磷脂膜通常是由脂质体融合到合适的固体表面上形成的,最近十多年的研究已阐明组成比较单一的脂质体在硅片表面的融合机理,即脂质体的吸附、变形、融合、破裂及支撑双层

关键词：仿生膜磷脂双层聚电解质层层组装自组装

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再流焊接头气孔对散热的影响

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电子工艺技术 2012年第3期33卷 127-131页

作者：安荣杨猛王宁宁王春青安茂忠哈尔滨工业大学化工学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 北京卫星制造厂北京100190

陶瓷基板与载体的钎焊是大功率器件组装的关键步骤。与真空钎焊相比,再流焊具有效率高和适合大批量生产的优点,但是再流焊接头普遍包含大量气孔。为了把再流焊应用到大功率器件组装,必须系统地研究再流焊接头气孔对散热的影响。通过有... 详细信息

陶瓷基板与载体的钎焊是大功率器件组装的关键步骤。与真空钎焊相比,再流焊具有效率高和适合大批量生产的优点,但是再流焊接头普遍包含大量气孔。为了把再流焊应用到大功率器件组装,必须系统地研究再流焊接头气孔对散热的影响。通过有限元模拟从气孔率、气孔与热源相对距离、气孔分布的角度研究了气孔对接头散热性能的影响。

关键词：再流焊气孔散热功率器件

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新型低噪声微机械陀螺闭环驱动电路

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哈尔滨工业大学学报 2011年第9期43卷 38-41页

作者：孙明谭晓昀李子芃刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001

为将陀螺结构引入到闭环驱动电路的仿真系统中,建立了与微机械陀螺结构等价的电学模型.微机械陀螺闭环驱动电路基于电荷泵锁相环技术,用低噪声跨阻放大器代替传统的电荷放大器实现I-V转换,有效避免了电荷放大器在实现I-V转换时所产生的... 详细信息

为将陀螺结构引入到闭环驱动电路的仿真系统中,建立了与微机械陀螺结构等价的电学模型.微机械陀螺闭环驱动电路基于电荷泵锁相环技术,用低噪声跨阻放大器代替传统的电荷放大器实现I-V转换,有效避免了电荷放大器在实现I-V转换时所产生的随陀螺固有频率变化而变化的相位误差.用基于CCCII+技术的有源电阻代替无源电阻,大大降低了电路的噪声,并且提高了电路的集成度.仿真结果表明,微机械陀螺结构的固有频率为2.7 kHz,陀螺结构在驱动方向位移的相位滞后于驱动方向驱动力相位90°;在50μA的偏置电流下,有源电阻阻值为250 kΩ,在工作频率下的噪声为0.037 fV2/Hz,大大低于无源电阻的噪声.闭环接口电路实现了在陀螺固有频率下的自激振荡.

关键词：闭环驱动电路微机械陀螺 CCCII+

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使用高浓度甲醇的微型直接甲醇燃料电池

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光学精密工程 2011年第9期19卷 2079-2084页

作者：王路文张宇峰何洪赵悠然刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物材料作为流场基体,以不锈钢薄片作为集流板,设计制作了一种新型空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池。采用线切割、激光切割等微加工技术制作集流板,并在集流板表面溅射金作防电蚀处理以降低接触电阻。... 详细信息

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物材料作为流场基体,以不锈钢薄片作为集流板,设计制作了一种新型空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池。采用线切割、激光切割等微加工技术制作集流板,并在集流板表面溅射金作防电蚀处理以降低接触电阻。通过对电池阳极传质的建模仿真以及性能测试发现,与传统微型DMFC的阳极结构相比,该阳极结构有效地提高了甲醇传质阻力,减小了甲醇渗透,更适于应用高浓度甲醇燃料。稳定性测试显示该微型DMFC在较高浓度(7mol/L)和很小流速(0.1ml/min)下可以稳定工作,满足了便携式电源对高能量密度的需求。该电池还具有轻质、可批量化生产等优点,便于便携式电源的进一步推广和应用。

关键词：直接甲醇燃料电池空气自呼吸甲醇浓度

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微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构设计

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光学精密工程 2011年第4期19卷 820-827页

作者：张鹏张宇峰张博刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形... 详细信息

针对自呼吸微型直接甲醇燃料电池阴极氧气传质效率低和性能差等问题,对微型直接甲醇燃料电池阴极集流板多孔结构进行了设计和实验研究。通过建立甲醇燃料电池阴极模型,分析了集流板开孔形状和开孔率的变化对电池性能的影响,指出开孔形状对阴极电流几乎没有影响,开孔率在一定范围内变化时阴极电流变化较小。然后对得出的结果进行了实验验证。提出了一种具有平行沟道的阴极集流板多孔结构,通过对阴极氧气浓度、速度和电流密度的模拟仿真,说明了提出的结构可以有效改善氧气传质和提高电池性能。利用微精密加工技术实现了有效面积为8mm×8mm的自呼吸微型直接甲醇燃料电池,室温下测试显示,当甲醇溶液浓度为1mol/L,流速为1ml/min时,最大输出功率达到11mW/cm2,为便携式微能源系统的应用开发奠定了基础。

关键词：微型直接甲醇燃料电池阴极集流板自呼吸平行沟道

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微机械角速率传感器CMOS闭环驱动电路

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哈尔滨工业大学学报 2011年第11期43卷 6-10页

作者：尹亮刘晓为陈伟平周治平哈尔滨工业大学微电子技术与科学系哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001

为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法.该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率.采用自动增益控制电... 详细信息

为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法.该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率.采用自动增益控制电路使得闭环驱动幅值非稳定性为0.01%,片上集成跨阻放大器可实现1 aF/sqrt(Hz)电容变化测量.闭环驱动电路采用18 V高压N阱CMOS工艺设计,芯片面积18.9 mm2.在±9 V电源条件下,角速率传感器输出刻度因子10 mV.((°).s-1)-1,线性度0.3%,偏置稳定性190((°)/h).测试结果表明,该方法在机械表头常压封装下(品质因子为80),无需后续电路相位调整,即能有效的实现传感器的闭环自激驱动.

关键词：角速率传感器寄生电容跨阻放大器专用集成电路

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毛细管电泳非接触电导检测电极结构的设计

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光学精密工程 2011年第5期19卷 1068-1074页

作者：张海峰邵宪辉刘晓为王蔚哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对毛细管电泳非接触电导检测电极间的寄生电容对检测信号的影响,研究了非接触电导检测器检测电极的结构。采用边界元素法研究了毛细管电泳非接触检测电极间的寄生电容,通过静电场软件仿真了两电极之间的电场分布,优化了非接触电导检... 详细信息

针对毛细管电泳非接触电导检测电极间的寄生电容对检测信号的影响,研究了非接触电导检测器检测电极的结构。采用边界元素法研究了毛细管电泳非接触检测电极间的寄生电容,通过静电场软件仿真了两电极之间的电场分布,优化了非接触电导检测的电极结构。根据仿真结果提出了一种三明治式电极结构,其有效电极长度为200μm,解决了传统电极结构寄生电容较大的问题,也克服了传统三电极结构检测电极易于折断的缺点。实验和仿真结果表明,相对于传统的电极结构,三明治式电极结构检测器的寄生电容为10-15 F,减小了一个数量级。另外,该检测器在220V/cm的分离场强下两种无机离子可在40s内实现完全的分离检测。得到的结果显示三明治式电极结构适合于毛细管电泳非接触电导检测,可以提高非接触电导检测法的灵敏度。

关键词：毛细管电泳非接触电导检测边界元素法电极结构仿真

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基于555多谐振荡器检测的碳纳米管湿敏传感器

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光学精密工程 2011年第1期19卷 118-123页

作者：赵振刚刘晓为王鑫金海燕谭晓昀哈尔滨工业大学MEMS中心黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构加工教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150001

针对使用仪器检测电容型碳纳米管湿度传感器的电容信号不利于传感器的使用与推广问题,提出了一种基于555多谐振荡式电路检测的电容型碳纳米管湿度传感器。首先,分析了传感器工作原理以及检测电路的检测原理,设计并制作了电容型碳纳米管... 详细信息

针对使用仪器检测电容型碳纳米管湿度传感器的电容信号不利于传感器的使用与推广问题,提出了一种基于555多谐振荡式电路检测的电容型碳纳米管湿度传感器。首先,分析了传感器工作原理以及检测电路的检测原理,设计并制作了电容型碳纳米管湿度传感器;然后,分别使用仪器及检测电路对传感器进行测试;最后,对传感器响应时间进行了测试与分析。实验结果表明,该传感器在环境相对湿度从11%变化到97%过程中,电容相对灵敏度为905%,输出频率相对灵敏度为889%,两者较为吻合,表明该电路能很好地将电容信号转化为频率信号输出。另外,传感器对湿度的响应时间约为4 s,恢复时间约为18 s,功耗约为12 mW,具有功耗低、响应速度快等优点。

关键词：碳纳米管湿度传感器多谐振荡器频率输出

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自呼吸式微型直接甲醇燃料电池的设计与性能分析

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纳米技术与精密工程 2011年第5期9卷 432-435页

作者：张博张宇峰苑振宇张涛刘晓为哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001

为了提高燃料电池的机械强度并降低加工成本,设计了一种基于不锈钢材料的空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池(DMFC).采用高温微型冲压技术制作电池的极板,并在其表面溅射Au和TiN来防止电化学腐蚀和减少接触电阻.在不同运行参数条件下对... 详细信息

为了提高燃料电池的机械强度并降低加工成本,设计了一种基于不锈钢材料的空气自呼吸式微型直接甲醇燃料电池(DMFC).采用高温微型冲压技术制作电池的极板,并在其表面溅射Au和TiN来防止电化学腐蚀和减少接触电阻.在不同运行参数条件下对电池进行性能和稳定性的测试,结果表明阳极流速、甲醇浓度以及工作温度等均对电池性能有较明显的影响.该自呼吸式微型直接甲醇燃料电池在室温(20℃)条件下最高功率密度达到23.38 mW/cm2,并在温度40℃时可稳定地长时间工作,具有一定的应用价值.

关键词：自呼吸直接甲醇燃料电池极板最高功率密度

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压电微悬臂梁气体传感器静态弯曲模型的研究

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传感技术学报 2011年第5期24卷 629-633页

作者：景大雷王飞赵学增王晓明哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨150001 哈尔滨工业大学微系统与微结构制造教育部重点实验室哈尔滨150001

压电微悬臂梁是一种灵敏度高、尺寸小的生化传感器。分子或原子在压电微悬臂梁功能化表面的吸附会引起悬臂梁的静态弯曲,通过静态变形可以得到微悬臂梁的表面应力。将表面应力引起的微悬臂梁中性层位置的变化引入建模过程,并与能量法相... 详细信息

压电微悬臂梁是一种灵敏度高、尺寸小的生化传感器。分子或原子在压电微悬臂梁功能化表面的吸附会引起悬臂梁的静态弯曲,通过静态变形可以得到微悬臂梁的表面应力。将表面应力引起的微悬臂梁中性层位置的变化引入建模过程,并与能量法相结合,建立了压电微悬臂梁在单分子层吸附稳定后的静态弯曲理论模型。结果发现在相同吸附表面积和吸附量条件下,压电微悬臂梁的曲率半径随梁厚度减小而减小,随梁杨氏模量的减小而减小;悬臂梁尺寸越小,考虑中性层位置变化对静态变形影响越大;且曲率半径随膜厚比的变化曲线中存在一个拐点,该拐点位置与两种材料的杨氏模量之比大小有关。

关键词：压电微悬臂梁气体传感器吸附势能静态弯曲

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