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中国激光 2024年第4期51卷 89-112页

作者：朱国栋张东赫李志超苏轩金阳徐杰单德彬郭斌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150080 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学(深圳)材料科学与工程学院广东深圳518055 哈尔滨工业大学激光制造研究中心河南郑州450046

开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光... 详细信息

开展激光高效清洗基础理论及装备的研究是对《中国制造2025》纲要的具体落实,符合我国可持续发展战略,有利于提高航空航天、轨道交通、海洋船舶等装备的自动化程度,对于我国产业结构的升级与优化具有重要意义。尽管国外发达国家在激光清洗的基础理论、工艺探索、工程应用方面开展了大量的工作,但仍普遍存在构件清洗效率低、耦合机制不清晰、评价标准和在线监测技术有待完善等问题。针对我国航天、高铁、海洋等领域对激光清洗的重大需求,以航天新一代固液冲压发动机的TA15钛合金进气道、高铁车体特征件和转向架零部件、海洋船舶制造中的舱口盖等大型复杂构件为研究对象,介绍了激光清洗机制及工艺、清洗过程中多元参数的在线监测、清洗智能装备技术等方面的研究进展,以期为我国未来智能激光制造的可持续发展提供一定参考。

关键词：激光技术激光清洗清洗机制智能选区工程应用

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HiPIMS的放电特性及其对薄膜结构和性能的调控

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中国表面工程 2022年第5期35卷 42-55页

作者：李坤高岗杨磊夏菲孙春强滕祥青张宇民朱嘉琦哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨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

磁控溅射过程中的等离子体密度和离化率这些等离子体微观放电特性强烈影响着沉积薄膜的微观结构和性能,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)凭借其较高的溅射粒子离化率的优势引起了广泛的研究和关注。为了探究HiPIMS的高离化率的产生原因... 详细信息

磁控溅射过程中的等离子体密度和离化率这些等离子体微观放电特性强烈影响着沉积薄膜的微观结构和性能,高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)凭借其较高的溅射粒子离化率的优势引起了广泛的研究和关注。为了探究HiPIMS的高离化率的产生原因和过程,掌握高功率脉冲磁控溅射技术对薄膜微观结构和性能的调控规律,从一般的磁控溅射技术原理出发,分析HiPIMS高离化率的由来及其与DC磁控溅射相比的技术优势,着重总结HiPIMS的宏观放电特点和微观等离子体特性;总结梳理近几年HiPIMS在硬质膜和透明导电薄膜领域的应用研究,明晰HiPIMS对薄膜微观晶体结构的影响及其对薄膜的力学、光电性能等的调控规律及其优势。HiPIMS独特的等离子体-靶相互作用,可以有效改善薄膜结晶特性,实现对光电性能的可控调控。

关键词：磁控溅射高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS) 离化率硬质膜透明导电薄膜

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细胞外囊泡微流控分选技术研究进展

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中国生物医学工程学报 2025年第1期44卷 89-100页

作者：曹昌铭李震田艳红安荣任天令哈尔滨工业大学医学与健康学院哈尔滨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150080 哈尔滨工业大学材料结构精密焊接与连接全国重点实验室哈尔滨150001 清华大学集成电路学院北京100084 清华大学北京信息科学与技术国家研究中心北京100084

细胞外囊泡(EVs)是细胞向外部环境释放的膜结构颗粒,广泛存在于血液、尿液和唾液等体液中,包含蛋白质及核酸等多种生物分子,可作为多种疾病的生物标记物,其提取与分析对疾病的快速诊断与治疗至关重要。传统的EVs分选技术,如差速超速离心... 详细信息

细胞外囊泡(EVs)是细胞向外部环境释放的膜结构颗粒,广泛存在于血液、尿液和唾液等体液中,包含蛋白质及核酸等多种生物分子,可作为多种疾病的生物标记物,其提取与分析对疾病的快速诊断与治疗至关重要。传统的EVs分选技术,如差速超速离心,存在样本需求量大且仪器设备昂贵等局限,而微流控分选技术因其微型化、高回收率和集成化等优势,更适合于医疗机构的实际应用。文中将微流控分选方法分类为无标记被动分选、无标记主动分选、固定基底免疫亲和分选以及游离微珠免疫亲和分选,并综述了各类方法在EVs分离领域的研究进展,概括和比较了各类方法在纯度、回收率、通量以及芯片制备难度等方面的差异和特点,展望了EVs微流控分选技术的发展方向,包括改善分选指标、降低分选成本和减小分离截止尺寸等改进目标。在无标记分选中,声泳具有纯度高、通量高以及可分选纳米EVs的优势,且能单片集成EVs浓度的声学传感模块,更具发展前景;而免疫亲和分选,因使用游离微珠技术,凭借其捕获效率高且芯片可复用的优势,更适用于连续和批量化的分选应用。

关键词：细胞外囊泡微流控分选技术无标记分选免疫亲和分选分离

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原子层沉积及其在透明导电薄膜领域的研究与应用

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人工晶体学报 2023年第6期52卷 1052-1066页

作者：段超李坤高岗杨磊徐梁格浩钢朱嘉琦哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室哈尔滨150001 哈尔滨工业大学分析与测试中心哈尔滨150001 哈尔滨工业大学郑州研究院郑州450000 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

集成电路行业器件尺寸不断缩小,表面更复杂,对镀膜提出了更高的要求,而原子层沉积因其保形性和自限制生长的优势而获得了广泛的关注和研究。本文在简要介绍一些常用的镀膜方式基础上,对原子层沉积原理及自限制生长进行了重点介绍。以氧... 详细信息

集成电路行业器件尺寸不断缩小,表面更复杂,对镀膜提出了更高的要求,而原子层沉积因其保形性和自限制生长的优势而获得了广泛的关注和研究。本文在简要介绍一些常用的镀膜方式基础上,对原子层沉积原理及自限制生长进行了重点介绍。以氧化铟为代表,通过对比分析说明原子层沉积制备薄膜在形貌、成分等方面的优越性,对不同方式制备的常见透明导电薄膜的光电性能进行了总结。详细讨论了原子层沉积的应用范围,包括在大尺寸基底,如大平面和大曲率基底上可以制备高质量薄膜,在小尺寸基底,如粉体、沟槽、微纳结构上仍然有着超高的保形性。最后对原子层沉积制备薄膜的优势进行了总结,对其独特的发展潜力进行了展望。

关键词：原子层沉积透明导电薄膜镀膜方式形貌成分光电性能

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高强度本征型自修复聚氨酯材料研究进展

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表面技术 2022年第8期51卷 1-14,29页

作者：王卓超孙春强姬栋超王鹏飞杨磊曹文鑫朱嘉琦哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080 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150080 国营芜湖机械厂安徽芜湖241000 哈尔滨工业大学分析测试与计算中心哈尔滨150001

聚氨酯(PU)是一类具有高柔韧性和耐久性的弹性体聚合物,由多元醇与异氰酸酯通过加成聚合反应制备而成,广泛应用于工业、电子产品、建筑、运输和医疗等领域。引入自修复性能可为PU的使用寿命提高和可回收性做出巨大贡献。然而自修复要求... 详细信息

聚氨酯(PU)是一类具有高柔韧性和耐久性的弹性体聚合物,由多元醇与异氰酸酯通过加成聚合反应制备而成,广泛应用于工业、电子产品、建筑、运输和医疗等领域。引入自修复性能可为PU的使用寿命提高和可回收性做出巨大贡献。然而自修复要求聚合物分子链具有较高的运动能力,其引入往往会带来材料机械性能的下降,导致高强度自修复PU制备一直面临挑战。汇总了近年来高强度本征型自修复PU材料研究的思路与成就,总结了由多种相互作用力控制的自修复机制在平衡机械性能和可修复性的重要性。梳理了自修复PU的增强方式,首先是最常用的纳米填料增强,主要包括碳纳米管和石墨烯等碳基填料来提高自修复PU的力学性能;其次是利用特殊的分子设计方式,将富含氢键的基团引入侧链或主链中,通过提高氢键的密度使PU表现出优异的机械性能,实现高机械强度与高自愈合效率的共同突破;最后是控制“微相分离”,通过调节PU中的软基体与硬畴的分离程度,平衡材料的机械性能和自修复能力,获得高强度自修复PU。在此基础上,对目前各类增强方式存在的问题进行了对比和分析,并对高强度本征型自修复PU的发展方向和应用前景做出了展望。

关键词：聚氨酯本征型自修复高强度纳米填料增强微相分离

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高精度mems硅陀螺仪接口ASIC设计

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遥测遥控 2025年第3期46卷 42-50页

作者：张欢陈伟平张文博王一行付强尹亮哈尔滨工业大学MEMS中心哈尔滨150001 微系统与微结构教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

为满足惯性导航、自动驾驶等领域的应用需求,实现微电子机械系统(mems)硅陀螺仪向高精度、数字化和微小型化的方向发展,本文基于0.35μm BCD工艺(双极型-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体工艺),采用单芯片集成方式,设计并... 详细信息

为满足惯性导航、自动驾驶等领域的应用需求,实现微电子机械系统(mems)硅陀螺仪向高精度、数字化和微小型化的方向发展,本文基于0.35μm BCD工艺(双极型-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体工艺),采用单芯片集成方式,设计并实现了一款具有数字化输出的mems硅陀螺仪接口电路。采用基于噪声自激的闭环驱动方案,使陀螺仪在驱动方向上实现简谐振动。检测电路使用低噪声电容-电压(C/V)转换电路,将检测模态位移信号转换为电压信号。信号处理通过开关相敏解调技术进行精确解调,并结合低通滤波处理,有效抑制系统噪声,从而获得低噪声的模拟角速度输出信号。为了实现硅陀螺角速度的数字化输出,设计了集成的四阶全前馈Sigma-Delta(ΣΔ)模数转换器(ADC),将模拟角速度信号转换为数字信号。芯片测试结果表明:ΣΔ调制器的动态范围达到110 dB,低频噪底约为-120 dB。陀螺整机的量程为±200(°)/s,标度因数为21310 LSB/((°)/s)(最低有效位每度每秒),非线性误差为178×10^(-6),零偏不稳定性为0.259(°)/h,角度随机游走为0.0287(°)/√h(度每平方根小时)。该芯片面积为4.3 mm×4.3 mm。通过采用单片集成的接口ASIC(专用集成电路)替代传统的PCB(印制电路板)板级系统,显著提高了系统集成度,成功满足了mems硅陀螺微小型化的需求,推动了其在高精度数字化应用中的发展。

关键词： mems 硅陀螺仪接口ASIC ΣΔADC 数字输出

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金刚石辐射伏特效应同位素电池器件研究进展

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人工晶体学报 2022年第5期51卷 801-813页

作者：刘本建张森郝晓斌文东岳赵继文王伟华刘康曹文鑫代兵杨磊韩杰才朱嘉琦特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨 150001 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨 150001 特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨 150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨 150001

微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求.同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定,可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量.作为同位素电池中的主要类型,辐射... 详细信息

微机电系统、深空、深海探测任务等对于长效、便携电源提出了更高的要求.同位素电池由于其能量密度高、功率输出稳定,可以在高低温、无太阳光照等极端环境下持续不断地为月球车、海底探测器等提供能量.作为同位素电池中的主要类型,辐射伏特效应同位素电池由于其理论能量转换效率高、易于微型化被广泛研究,并已经成功应用于心脏起搏器.宽禁带的半导体换能结器件制作的同位素电池能够获得更高的能量转换效率.宽禁带半导体中的代表金刚石具有5.5 eV的禁带宽度与耐辐射的特性,使其成为制作辐射伏特效应同位素电池换能结器件的最佳选择.随着化学气相沉积技术的发展,金刚石晶体的外延技术突飞猛进,为金刚石半导体器件的发展打下了材料基础.本文对比了常见的同位素电池换能结用半导体材料和辐射源材料的特性,介绍了辐射伏特效应的基本原理,接着对辐射伏特效应同位素电池的关键参数进行了分析,并汇总了有关金刚石辐射伏特效应同位素电池研究的文献,通过各个参数,如开路电压、转换效率等的对比,指出了目前金刚石同位素电池发展的状态与存在的问题.通过分析金刚石与其他n型半导体材料组成的异质pn结目前的性能与应用情况,给出了基于金刚石异质pn结的高性能同位素电池的结构设计,并进行了总结与展望.

关键词：同位素电池辐射伏特效应金刚石肖特基器件开路电压半导体换能结转换效率

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金刚石光学窗口相关元件的研究进展

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材料科学与工艺 2020年第3期28卷 42-57页

作者：王伟华代兵王杨舒国阳姚凯丽刘本建赵继文刘康杨磊朱嘉琦韩杰才特种环境复合材料技术国家级重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001 哈尔滨工业大学分析测试中心哈尔滨150001 微系统与微结构制造教育部重点实验室(哈尔滨工业大学) 哈尔滨150001

金刚石光学窗口相关元件是一种将金刚石优异的光学性能,与其他优异的力学、热学、电学性能和化学性能相结合,通过微波等离子体化学气相沉积工艺等多种合成方法制备的具有不同几何结构、可在极端条件下使用的一类光学器件。本文将以X射... 详细信息

金刚石光学窗口相关元件是一种将金刚石优异的光学性能,与其他优异的力学、热学、电学性能和化学性能相结合,通过微波等离子体化学气相沉积工艺等多种合成方法制备的具有不同几何结构、可在极端条件下使用的一类光学器件。本文将以X射线、深紫外到微波范围内不同波段对应的不同种类的光学元件应用为基础,对近年来国内外发展起来的金刚石光学元件的种类、制备与加工进行综述,总结了光学窗口元件的研究现状,并对未来的发展方向进行了展望。

关键词：金刚石光学窗口相关元件红外窗口/整流罩激光武器微波武器回旋器

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Ni/Ag纳米结构制备及其纳米连接接头性能的研究

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材料保护 2020年第6期53卷 88-93,109页

作者：郑振王宏王海波杨鲁东王春青李宁哈尔滨工业大学分析测试中心黑龙江哈尔滨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 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 哈尔滨工业大学化工与化学学院黑龙江哈尔滨150001 西安空间无线电技术研究所陕西西安710000

纳米连接材料可以很好地满足大功率器件的封装要求,由于纳米连接材料微观结构与传统焊盘存在较大差异,导致其在使用过程中存在微观尺度的不兼容。为了更好地实现低温连接高温服役的目的,在传统铜焊盘表面直接电沉积制备了Ni纳米阵列,并... 详细信息

纳米连接材料可以很好地满足大功率器件的封装要求,由于纳米连接材料微观结构与传统焊盘存在较大差异,导致其在使用过程中存在微观尺度的不兼容。为了更好地实现低温连接高温服役的目的,在传统铜焊盘表面直接电沉积制备了Ni纳米阵列,并对Ni纳米阵列表面化学镀银工艺进行了研究,通过SEM、AFM等手段分析了不同清洗工艺、镀液组成、施镀温度和时间对Ag镀层微观结构的影响。得到的Ni/Ag表面纳米结构与纳米银连接材料进行直接热压烧结连接,接头剪切强度测试结果表明,其剪切强度较铜焊盘接头提高了14倍。

关键词：化学镀银 Ni纳米阵列纳米连接剪切强度

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微型直接甲醇燃料电池的研究进展

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北京工业大学学报 2018年第6期44卷 801-811页

作者：张宇峰张曙斌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

为了更好地理解快速发展的微型直接甲醇燃料电池技术,分析了消费市场和国防系统对小体积、高性能的便携式电源的需求,总结了微型直接甲醇燃料电池技术的发展现状.微型直接甲醇燃料电池利用微机械加工技术制作,在笔记本电脑、手机、单兵... 详细信息

为了更好地理解快速发展的微型直接甲醇燃料电池技术,分析了消费市场和国防系统对小体积、高性能的便携式电源的需求,总结了微型直接甲醇燃料电池技术的发展现状.微型直接甲醇燃料电池利用微机械加工技术制作,在笔记本电脑、手机、单兵系统、弹药引信等领域有广阔应用前景,因为它具有体积小、质量轻、能量密度高、环境友好等优点.但同时也因为微小尺寸效应,微型直接甲醇燃料电池中也存在产物管理、制造方法、膜电极制备、燃料供给等方面的技术难题.对目前微型直接甲醇燃料电池的研究状况进行深入调研,分析了影响燃料电池输出性能的关键因素,指出了微型直接甲醇燃料电池面向未来应用的发展趋势和所需要解决的技术挑战.

关键词：便携式应用微型直接甲醇燃料电池微机械加工系统便携式电源

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