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摘要:为满足军事武器系统对引信开关的不断需求,采用光刻和精密微电铸工艺在金属基底上制作了一款具有高深宽比结构的引信开关.研究了超声波辅助显影和曝光剂量对胶膜制作的影响,解决了高深宽比胶膜制作难的问题.采用优化电铸液参数及电铸前胶膜预处理的方法,解决了电铸层与基底界面结合失效的问题.引入尺寸误差补偿的方法,降低了因溶胀和去胶释放等工艺带来的制作误差.最终制作出结构尺寸为4000μm×3900μm×360μm、最小尺寸为20μm、最大深宽比为14:1的开关结构,为制作高深宽比金属微结构提供了一种可行的工艺参考方案....
摘要:采用基于光刻和微电铸的多层UV-LIGA工艺在金属基底上制作了惯性微开关。研究了电铸面积对胶层内应力的影响,解决了胶层从基底脱落的问题。通过实验分析了电流密度对铸层层间结合力的影响,解决了铸层分层问题。通过煮沸无机酸的方式去除高深宽比金属微结构内的光刻胶,解决了SU-8胶去胶难的问题。最终,成功制作出外形尺寸为14 mm×11 mm×0.6 mm的跨尺度、高深宽比惯性微开关,其最小线宽为29.8μm,最大深宽比为17∶1,从而克服了目前制作惯性微开关时基底易碎、需溅射导电种子层、整体尺寸小、深宽比低的局限性。...
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北大核心 CSCD CA EI CBST SA
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摘要:利用微电铸技术制作的微流控芯片模具往往存在沉积厚度不均匀的缺陷,这种缺陷会影响模具的尺寸精度及使用性能,并增加模具的制作成本。为了制得厚度均匀的微流控芯片模具,研究了超声电铸对模具均匀性的影响。首先,采用有限元软件 COMSOL Multiphysics 建立微流控芯片模具的微电铸模型,分析电铸2 h 后的模具的厚度分布。并根据该仿真结果,设计掩模版。然后,在自主搭建的超声电铸装置中进行一系列电铸实验,来研究超声搅拌对模具均匀性的影响。实验结果表明:电铸过程中添加超声搅拌可以改善微流控芯片模具的均匀性。超声功率为200 W 时,超声频率改善模具均匀性的程度为200 kHz>80 kHz>120 kHz。超声频率为200 kHz 时,超声功率改善模具均匀性的程度为500 W>200 W>100 W。当超声的频率和功率分别为200 kHz 和500 W 时,与无超声电铸相比,模具的均匀性提高约30%。...
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:湿式催化过氧化氢氧化技术(CWPO)是一种高效处理难降解有毒有害废水的技术,具有反应条件温和、经济环保、无须外能辅助等优点,在印染、农药、医药等领域具有很好的应用前景和极大的推广价值.综述了湿式催化过氧化氢氧化技术的反应机理、催化剂选择及催化剂活性和稳定性问题解决的途径....
[博士论文] 罗磊
工业催化 大连理工大学 2018(学位年度)
摘要:石墨相氮化碳(g-C3N4)由于其优异的结构稳定性和适宜的能带结构,在可见光催化水分解制氢、二氧化碳还原及环境治理等领域得到广泛应用。块体g-C3N4存在比表面积低、光生载流子易复合和光吸收有限等缺点,很大程度上限制了其可见光催化性能。电子和结构调控是优化g-C3N4可见光催化性能行之有效的手段。本论文构建了无溶剂、具有普适性的制备形貌可控g-C3N4的新方法。在可见光催化水分解制氢、二氧化碳还原和罗丹明B(RhB)降解等反应中表现出良好的催化性能。主要研究内容如下:
  形貌调控是提高g-C3N4比表面积、促进传质和光生载流子分离的有效途径。针对传统硬模板法在制备形貌可控g-C3N4过程中存在的问题(操作复杂、周期长、前驱体昂贵有毒等),提出了三聚氰胺的气固相转变过程,构建了无溶剂、普适性的沉积转变新方法,实现了g-C3N4形貌的精准调控。通过焙烧三聚氰胺和多孔二氧化硅混合物即可实现g-C3N4的多样化形貌控制。二氧化硅在三聚氰胺聚合过程中不仅能够起到模板作用,提供三维介孔孔道,同时能够促进三聚氰胺在孔道内的聚合,抑制其自聚合产生块体g-C3N4。与块体g-C3N4相比,形貌可控g-C3N4的比表面积增大、光生载流子复合下降、光吸收增强,导致其可见光催化RhB降解反应活性最高提升近24倍,一级反应动力学常数达到0.119min-1。通过这一新方法,成功制备了有序介孔、海胆状、中空和纳米管形貌的g-C3N4。
  利用特定模板剂对三聚氰胺的孔道择形效应,构建了择形沉积转变策略,设计合成了薄壁单壳层和双壳层g-C3N4微囊。中空及多壳层结构的半导体光催化剂内部存在的空腔能够促使光吸收增强。传统硬模板法制备中空或多壳层半导体材料时,依赖于前驱体对模板剂孔道的填充而实现形貌控制,而择形沉积转变策略依赖于三聚氰胺在二氧化硅表面的沉积聚合。在MCM-41存在条件下,三聚氰胺首先迁移进入MCM-41的孔道,随着温度的升高,三聚氰胺聚合成低聚物;当温度高于450℃时,MCM-41孔道的产物择形效应抑制了碳氮物种在孔道内的聚合,碳氮物种迁移出MCM-41“狭窄”的孔道,并在更加开放的外表面沉积聚合生成g-C3N4,最终导致壳层结构的生成。薄壁单壳层和双壳层g-C3N4的比表面积增大、光生载流子复合受抑制和光吸收增强,在RhB降解反应中的活性分别提升2.6倍和15.6倍,一级反应动力学常数分别达到0.013min-1和0.078min-1。中空g-C3N4的壳层层数越多,越有利于光吸收增强,因此双壳层g-C3N4具有高于单壳层g-C3N4的光催化活性。同时,利用这一策略成功制备了薄壁单壳层g-C3N4微囊封装金属及金属氧化物复合材料。
  采用硝酸铵辅助三聚氰胺一步热聚合制备了g-C3N4纳米片,解决了硬模板法脱硅过程需要使用HF或NH4HF2等环境污染物的问题。通过热聚合手动研磨得到的硝酸铵和三聚氰胺的混合物即可大规模制备g-C3N4纳米片。热聚合过程中,硝酸铵热分解产生的气体小分子起到模板作用,促使g-C3N4的比表面积增大。比表面积的增大能够为反应提供更多的活性中心,同时促使光生载流子的传输,因此可见光催化RhB降解反应活性提升4.5倍,一级反应动力学常数达到0.167min-1。与传统剥离法和模板法相比,这种新方法适合大规模制备g-C3N4纳米片,存在无污染和操作简单等优势。
  构建了无添加剂、一步法制备g-C3N4纳米片的普适性新方法。通过改变前驱体的焙烧量,控制半封闭聚合体系中前驱体的浓度,进而调控成核生长过程,实现了g-C3N4纳米片自下而上的可控制备。降低前驱体焙烧量,g-C3N4的形貌由块体或者堆叠结构向纳米片结构转变,比表面积显著增大,最高达到183.8m2/g。常见前驱体适用于这一新方法,包括三聚氰胺、双氰胺、尿素、硫脲和三聚硫氰酸。以三聚硫氰酸为前驱体能够同时实现电子和结构的调控,成功制备了富含氮空位的g-C3N4卷曲纳米片。在可见光催化CO2还原反应中表现出优异的催化活性,CO生成速率达到258.7μmol/(g·h),是块体g-C3N4的21.7倍。可见光催化性能的大幅度提升不仅归因于增大的比表面积和受抑制的光生载流子复合,更归因于氮空位引起导带下侧尾带的存在,促进了可见光的吸收和CO2的活化。
[专利] 发明专利 CN201610538415.3
大连理工大学 2016-12-21
摘要:一种测量金属微结构残余应力的方法,属于微制造技术领域,涉及到金属微结构残余应力的测量方法。将具有拉曼活性的固体颗粒进行预处理,与电铸液混合形成悬浮液进行微电铸。将固体颗粒作为应力追踪信号,通过微拉曼光谱法进行金属微结构的残余应力测量。通过添加具有拉曼活性的固体颗粒与金属进行共沉积制备金属微结构,解决了X射线衍射法无法测量金属微结构残余应力的局限性,并扩大了微拉曼光谱法在测量残余应力方面的应用范围,具有应用范围广、简单、高效的特点,从而提高金属微器件的尺寸精度和制作成品率。
[专利] 发明专利 CN201510969313.2
大连理工大学 2016-05-25
摘要:一种金属镍基底上制备高密集微细镍圆柱阵列的方法,属于微制造技术领域,涉及金属基底上微电铸金属阵列器件类,特别涉及到一种基于UV-LIGA工艺在金属镍基底上制备高密集型微细镍圆柱阵列的方法。其特征是:在金属镍基底上,经过两次匀胶、曝光及超声显影等工艺制作SU-8胶模,再通过超声电铸镍、研磨、煮酸等工艺实现圆柱阵列的制作。最后通过退火工艺去除圆柱内的残余应力。本发明的有益效果是:通过超声显影和超声电铸等手段解决了现有方法中盲孔电铸中的“失铸”以及微圆柱阵列与基底的结合力差等问题。制作的圆柱阵列直径小于100μm、柱间距小于200μm、高度达数百微米。本发明具有工艺简单、圆柱与金属基底结合力好、表面形貌完好、微柱阵列的密度大等优点。
[硕士论文] 罗磊
精密仪器及机械 大连理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着微机电技术的迅猛发展,具有体积小、能耗少、可靠性高等优点的金属微器件在军工、医疗、精密仪器等领域取得了广泛应用。同时,采用光刻和微电铸工艺来制作金属微器件的方法得到了广泛关注。本文首先根据设计要求确定了微接电开关的结构形式和尺寸,同时研究了基于光刻和微电铸制作微开关时的工艺难点,随后开展了具有高深宽比结构的镍制微接电开关的制作工艺研究,通过借鉴微开关的制作工艺继而开展了铜微光栅的制作工艺研究。
  本研究主要内容包括:⑴根据现有微接电开关和微光栅的制作方法,确定在金属基底上采用光刻和微电铸工艺的方法来制作开关和光栅微结构。通过结构选型确定了微接电开关的整体结构,结合制作工艺和开关的结构特点对制作难点进行了深入研究,通过优化微开关的结构和改善电铸工艺等方法降低了铸层分层程度,引入超声波辅助显影的方式解决了高深宽比胶膜显影困难的问题,通过曝光对比实验得到了高深宽比胶膜合适的曝光参数。⑵基于研究得到的结论和方法,开展了微接电开关的制作工艺研究。选用不锈钢板作为微开关的制作基底,通过在基底上进行叠层光刻、微电铸、溅射铜以及湿法腐蚀去胶等工艺制作了具有高深宽比结构的镍制微接电开关,对制作工艺所带来的误差进行理论分析并引入线宽误差补偿的方法来降低制作误差。开关的整体结构为4000×3900×360μm,最小结构尺寸为20μm,最大深宽比为14:1。使用无引线陶瓷片式封装载体对微开关进行了封装,使用高倍工具显微镜对微开关关键结构的宽度尺寸进行了测量,最后用旋转试验台和落锤测试平台对微开关的动态性能进行测试,结果表明所制作的微开关满足设计要求。⑶结合制作工艺和微光栅的结构特点,开展了高深宽比铜微光栅的制作工艺研究。选用铜板作为制作基底,通过在基底上进行两次匀胶、前烘和一次曝光、超声显影、微电铸铜以及高温真空退火去胶等工艺制作出了微光栅结构,微光栅的周期宽度为130μm,凸台尺寸为2400×220×65μm。采用高倍工具显微镜和Zygo表面轮廓仪对光栅结构的尺寸和工作表面粗糙度进行了测量,结果显示其尺寸相对误差<2%,粗糙度<0.4μm。
[硕士论文] 罗磊
建筑与土木工程 大连理工大学 2015(学位年度)
摘要:随着社会的发展,噪声污染问题越来越受到人们的关注。在噪声污染的组成中,由建筑施工带来的噪声问题占了很大的比例。而且随着国家城市化进程的加快,建筑施工噪声扰民的问题越来越多。建筑施工噪声不仅会打扰人们的生活工作,而且会对人们的身体和心理产生影响,对此国家和地方制定了建筑施工噪声排放标准,对噪声排放实施严格的管理。在此背景下,本文研究了建筑施工噪声的监控系统,辅助相关人员对噪声进行管理。
  本文集成应用了计算机技术、网络技术和虚拟仪器技术,采用NI CompactDAQ采集平台对建筑施工噪声监控进行研究。
  首先,对建筑施工噪声的产生和危害进行归纳总结,并分析了自动化监控系统的研究以及现有噪声测量仪器的发展,总结了现有研究的主要研究方向和不足,确定了研究对象和方法。
  其次,通过对噪声监控系统的功能需求分析,确定了以NI CompactDAQ作为系统的硬件采集平台,详细介绍了采集机箱、采集模块、传声器和主控制器之间的连接和各个硬件的工作原理、性能、技术特点。
  然后,基于LabVIEW图形化编程语言设计了系统的总体功能,并采用模块化设计方法设计了系统的参数设置、采集控制、数据显示、分析、警报和存储等功能。
  最后,进行了噪声测量实验,通过对系统的连接、硬件的配置、采集软件设置和噪声监控显示的效果进行测试,验证系统的可行性。
  本论文提出的实时监控系统可以用于噪声的实时监控,针对建筑施工噪声的局部性、多发性和暂时性的特点,实时监控建筑施工噪声,为噪声管理提供支持。
摘要:分析了现有基于挑战/应答一次性口令方案存在的不足,在此基础上设计了一种新的基于公开密钥加密算法的一次性口令身份认证方案.该方案不仅能够提供通信双方的相互认证,避免各种攻击,而且克服了传统挑战/应答方案认证开销大的弱点,有效地保护了用户身份信息,能防止重放攻击等攻击手段.最后对方案的安全性和效率做了分析....
[硕士论文] 罗磊
化学工程 大连理工大学 2014(学位年度)
摘要:ZSM-5作为固定床反应器上甲醇制丙烯(MTP)有效的催化剂之一,具有较高的丙烯选择性和较长的催化剂寿命。然而,ZSM-5外表面存在的酸中心由于缺少孔道限制,容易导致催化剂外表面积碳,使催化剂失活。在ZSM-5外层包覆没有酸催化活性的纯硅沸石(Silicalite-1)是一种有效改善催化剂寿命的手段。本文在TPAOH体系中,通过水热法,考察了MFI拓扑结构沸石进行包覆形成MFI@MFI结构的可行性。在此基础上,设计合成了三种具有相似硅铝比,但铝分布不同的催化剂(ZSM-5@S-1,ZSM-5,S-1@ZSM-5),并用于甲醇制丙烯(MTP)反应,考察了铝分布对催化剂性能的影响。
  MFI@MFI包覆可行性考察实验中,向S-1前驱体液中加入中空纯硅沸石(HolS-1)作为晶种,使HolS-1在外层生长一层S-1,S-1前驱体液可以看做沸石生长的营养物质。实验结果表明,HolS-1具有明显的空腔结构;在进行HolS-1@S-1包覆实验中,当晶种HolS-1加入量为3%时,壳层营养物质独立成核生长;当晶种HolS-1加入量增加,壳层营养物质独立成核生长的比例有所降低,有部分围绕晶种生长,TEM中表现为部分实心晶体,部分空心晶体;当晶种加入量>50%,壳层营养物质独立成核生长完全被抑制,完全围绕在晶种HolS-1表面生长,TEM中表现为样品全部为空心结构,且壁厚有一定的变化。
  具有相似硅铝比,但铝分布不同的三种ZSM-5催化剂应用MTP反应,随催化剂外表面硅铝比的升高,外表面酸量降低。在催化甲醇制丙烯反应时,表现为催化剂寿命随外表面酸量的降低而升高。S-1@ZSM-5的MTP催化寿命仅为44h,而ZSM-5@S-1的寿命延长到139h。反应过程中,甲醇首先进入催化剂孔道并与酸中心作用,生成目的产物并进一步转化并扩散出孔道。扩散出孔道的产物由于缺少孔道限制,容易在催化剂外表面酸中心的作用下发生异构化反应,甚至石墨化反应,使产物稠环化并堵塞催化剂孔口,导致催化剂积碳失活。ZSM-5@S-1相对于外表面酸量更高的ZSM-5、S-1@ZSM-5,用于MTP反应时,寿命的提高是由于外层包覆S-1使得催化剂外表面酸量降低,减少了副反应的发生。
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