碳纳米管的可控长度拾取及导电性分析

拾取指定长度的半导体性碳纳米管对大规模制造碳纳米管场效应管具有重要意义.本文提出了一种利用原子力显微镜探针和钨针对碳纳米管进行可控长度拾取的方法并进行了碳纳米管导电性分析.在扫描电子显微镜下搭建微纳操作系统,针对切割操作过程中原子力显微镜探针、钨针和碳纳米管的接触情况进行了力学建模和拾取长度误差分析.建立了单根金属性碳纳米管、单根半导体性碳纳米管及碳纳米管束与钨针接触的电路模型,推导了接入不同性质碳纳米管后电路的电流电压特性方程.使用原子力显微镜探针对碳纳米管的空间位姿进行调整,控制钨针对碳纳米管上目标位置进行通电切割,同时获取切割电路中的电流电压数据.实验结果表明,本文提出的方法能够有效控制所拾取碳纳米管的长度,增加碳纳米管与原子力显微镜探针的水平接触长度能够减小碳纳米管形变导致的拾取长度误差,建立的电流电压特性方程能够用于分析碳纳米管的导电性.     

微球耐压性能的自动测量方法（英文）

空心微球具有广泛的应用,耐压性能是其重要特性之一。但人工测量劳动强度大且精度较差。提出一种基于图像检测的自动测量方法,可检测微球加压过程中的破损情况并记录压力值。首先,利用梯度霍夫变换定位微球,再通过Canny边缘检测提取微球轮廓信息,并减少环境因素对检测的影响。最后Hu不变矩被用来将加压中的微球图像与加压前图像进行匹配,当微球破损后,匹配结果超过阈值,判定微球失效。为证明方法的准确性和稳定性,搭建了实验平台,对不同直径的玻璃和塑料微球进行了加压实验。实验结果表明,微球破损的成功识别率几乎为100%,同时微球破损时的压力值也被准确地记录。     

径向压缩碳纳米管的电子输运性质

研究径向压缩形变对碳纳米管电子输运性质的影响对搭建微纳碳基电子器件具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了碳纳米管与金属界面接触构型,得出碳纳米管径向压缩形变的规律.模拟结果表明:碳纳米管在水平接触金属表面后,其稳定状态下的径向压缩形变大小会受接触长度、管径大小、金属种类和片层数量的影响.基于紧束缚密度泛函理论和非平衡格林函数结合的第一性原理,系统地研究了不同直径、手性、片层、径向压缩形变碳纳米管的电子输运性质.研究表明:金属性单壁碳纳米管的电流呈线性增长趋势,且电流-电压的大小只与偏压有关,与直径大小无关;当其存在径向压缩形变时,电流在大偏压下增长趋势减缓,甚至会出现平台效应.半导体性单壁碳纳米管的导通电流随着径向压缩形变的增加而减小,电流-电压曲线逐渐从半导体特性向金属特性转变.随着径向压缩形变的增加,双壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律与金属性单壁碳纳米管的电流-电压曲线变化规律一致,但在相同偏压下,双壁碳纳米管的电流比单壁碳纳米管的电流高1倍;三壁碳纳米管的电流-电压曲线存在较大的振荡波动.     

ICF靶支撑定位机器人系统研究

 在对惯性约束核聚变(ICF)靶支撑定位功能分析的基础上，设计并制造了一套用于靶精密定位机器人系统，主要包括靶库机构、换靶机构、送靶机构和6自由度精密并联机器人机构，论述了各部分的工作原理和组成。系统在末端采用并联机器人来实现对靶的精密定位，测试了靶场环境下系统的运动指标。测试结果显示：系统可在真空条件下实现对靶的精确定位、换靶、送靶工作，靶定位精度达到μm级，定位时间随精度的提高而延长。     

基于碰撞升频的MEMS压电振动能量采集系统

本文提出了一种基于碰撞升频机制的微型压电能量采集系统，由一对共振频率不同的悬臂梁平行叠放组成。在外界低频振动激励下，底部低频S形金属曲梁产生共振，在运动过程中碰撞顶部高频微型压电直梁，从而将低频环境振动转换为高频压电梁的振动，解决了压电直梁的固有频率与外界激励频率不匹配问题，同时提高能量收集的效率。本文建立了悬臂梁受迫振动和碰撞耦合振动的动力学模型，讨论了压电悬臂梁的电压输出特性。通过实验测试了压电能量收集系统和单个压电悬臂梁的开路电压并计算了输出功率，结果表明当振动加速度为1.0 g时，升频式压电能量采集系统在25 Hz的激振下输出功率达到8.6 μW，高于单个压电悬臂梁的最大输出功率。     

Capillary Interactions between a Probe Tip and a Nanoparticle

To understand capillary interactions between probe tips and nanoparticles under ambient conditions, a theoretical model of capillary forces between them is developed based on the geometric relations. It is found that the contribution of surface tension force to the total capillary force attains to similar order of magnitude as the capillary pressure force in many cases. It is also shown that the tip shape and the radial distance of the meniscus have great influence on the capillary force. The capillary force decreases with the increasing separation distances, and the variance of the contact angles may change the magnitudes of capillary forces several times at large radial distances. The applicability of the symmetric meniscus approximation is discussed.     

Capillary Forces between Submillimeter Spheres and Flat Surfaces at Constant Liquid Volumes

We investigate the capillary forces between submillimeter spheres and flat surfaces at constant liquid volumes theoretically and experimentally. An iterative method is used to estimate the capillary force with contact angles as the boundary conditions and the constant volume as a constraint. The theoretical analysis shows that the maximum capillary force between them decreases with the increase of the liquid bridge volume at small contact angles. The experimental results show that the force is smaller than the theoretical values at the initial separation distances. It is also observed that the force first increases and then decreases with an increasing separation distance in some cases. These phenomena of capillary forces hysteresis are explained according to the wetting hysteresis.     

微圆盘电极技术测定表面化学微加工时的约束刻蚀剂浓度分布

利用微圆盘电极技术, 测定了KBr、L-胱氨酸和硫酸组成的刻蚀溶液体系中Pt电极表面电化学氧化产生的刻蚀剂Br2浓度分布, 为约束刻蚀剂层技术(CELT)中刻蚀体系的选择和优化提供更直观的依据. GaAs表面CELT微加工实验证明了用微圆盘电极测得的表面刻蚀剂的浓度分布趋势与微加工实验所得到的结果一致     

金属铜表面的三维齿状图形的化学微加工

金属铜表面的三维齿状图形的化学微加工;约束刻蚀剂层技术(CELT);化学刻蚀     

小Tabor数分形粗糙表面之间的黏着弹性接触分析

基于粗糙表面的分形描述和适用于小Tabor数微突体的黏着弹性接触理论,采用积分方法建立了小Tabor数分形粗糙表面之间的黏着弹性接触模型,获得弹性接触条件下的真实接触面积和载荷表达式,在此基础上采用单因素分析法分析表面粗糙度和材料性质对分离力的影响.结果表明,当分形维数增加时,粗糙表面单位面积上的微突体数目增加且高度减小,从而导致两表面间的分离力增大;当分形粗糙度参数增大时微突体高度增加,从而导致分离力减小;当材料弹性模量增加时黏着作用减弱,从而减小了分离力,而表面黏着能的增加会使分离力急剧增大.