21 世紀(jì)以來,隨著微納米加工技術(shù)的不斷成熟,以硅為主要基礎(chǔ)材料的微機(jī)電系統(tǒng)( MEMS) 得到了快速的發(fā)展,并且在航空、航天、生物、醫(yī)療等領(lǐng) 域都有了一定的應(yīng)用。同時(shí),為了滿足不同應(yīng)用的特殊需求,研究人員也在嘗試各種新的材料作 為 MEMS 基礎(chǔ)材料。例如,為了制備柔性可穿戴設(shè)備,有研究人員以聚二甲基硅氧烷( PDMS) 等柔性材料作為基礎(chǔ)材料制備可穿戴 MEMS[4 - 6]。再如, 為了滿足在 MEMS 在惡劣環(huán)境下工作的需求,約翰? 霍普金斯大學(xué)的 Kevin J. Hemker 團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一種抗拉強(qiáng)度、耐高溫性能都比硅強(qiáng)的鎳鉬鎢合金薄膜,基于該合金材料的 MEMS 有望在高溫、高壓等惡劣條件下工作[7]。因此,隨著 MEMS 應(yīng)用范圍和領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,研究和尋找適用于各種不同應(yīng)用領(lǐng)域的 MEMS 基礎(chǔ)材料正日益受到重視[8 - 9]。
石墨是一種結(jié)晶形碳,它的結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu),每一層都是單原子厚度的石墨烯,其不僅 有類似于硅的導(dǎo)電,導(dǎo)熱,耐高溫,抗輻射等特性,而 且具有潤(rùn)滑性和化學(xué)穩(wěn)定性[10 - 13]。早前,Dien-wiebel 等[14]在真空環(huán)境下研究了納米級(jí)石墨接觸面的摩擦問題,發(fā)現(xiàn)石墨層間摩擦力極低,具有明顯 超潤(rùn)滑特性。后來,鄭泉水等[15 - 17]發(fā)現(xiàn)大氣環(huán)境下微米級(jí)石墨層間也具有超低摩擦即超滑特性。此外,石墨具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,常溫下能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕[18 - 19],因此,石墨也有望成為 MEMS 基礎(chǔ)材料的一種選擇。目前,微加工技術(shù)是制備 MEMS 的重要方法,如能利用常用的微加工技術(shù)對(duì)石墨進(jìn)行微加工工藝研究,并分析在石墨基 上大批量、穩(wěn)定、可控地制備各種掩模圖案和石墨微 結(jié)構(gòu)的可行性,一定程度上可以推動(dòng)石墨成為MEMS 基礎(chǔ)材料。故本文利用常用的微納米加工技術(shù)對(duì)石墨進(jìn)行微加工工藝研究,并在石墨和石墨表 面大批量、穩(wěn)定、可控地加工出各種光刻膠掩模圖案 和石墨微結(jié)構(gòu)。
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宇匠數(shù)控專業(yè)生產(chǎn):高速精密 雕銑機(jī)、精雕機(jī)、石墨機(jī)、鉆攻中心、加工中心;
本文研究薄膜沉積,光刻,刻蝕等常用的微納米加工工藝對(duì)石墨進(jìn)行微加工,并通過微納米加工工藝在石墨上大批量、穩(wěn)定、可控地制備出各種掩模圖 案和石墨微結(jié)構(gòu)。首先,設(shè)計(jì)薄膜沉積,光刻和刻蝕 的工藝,同時(shí)設(shè)計(jì)并制作了含有不同形狀,不同大小掩模圖案的掩模版。之后,摸索微加工的工藝參數(shù), 并在高定向熱解石墨表面完成了薄膜沉積,光刻,刻蝕等微加工。最后,對(duì)加工后的石墨進(jìn)行表征。結(jié)果表明,利用薄膜沉積技術(shù)在石墨表面沉積的薄膜可以滿足后續(xù)光刻,刻蝕等工藝的要求。同時(shí),通過光刻技術(shù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)的掩模板圖案在石墨表面大批量、穩(wěn)定、可控地加工出不同形狀,不同尺寸的光刻膠掩模圖案,并且具有較好的掩模圖案成像的效果。此外,利用刻蝕技術(shù)可在石墨表面加工出形狀較規(guī)則,排列整齊且垂直度較高的微結(jié)構(gòu)。故石墨滿足目前常用的微納米加工技術(shù),故一定程度上可以推動(dòng)石墨成為 MEMS 基礎(chǔ)材料,從而對(duì)石墨的應(yīng)用具有重要意義。
2020-10
的挑戰(zhàn)。 而新興的納米制造技術(shù)將突破傳統(tǒng)半導(dǎo)體制造工藝的極限,克服短通道效應(yīng)、寄生電容、互聯(lián)延遲以及功耗過大等問題,使微電子器件向著更小、更快、更冷發(fā)展。石墨烯自 2004 年被發(fā)現(xiàn)以來一直受到全世界研究者們極大的關(guān)注和研究[1-2]。 由于其優(yōu)異的電學(xué)、物理、光學(xué)等性質(zhì),被譽(yù)為… [了解更多]
2020-10
0 引言石墨加工過程中,各類機(jī)床利用高速旋轉(zhuǎn)的刀具對(duì)石墨的外形進(jìn)行加工。 受旋轉(zhuǎn)刀具與工件材料之間剪切力的影響,工件材料將產(chǎn)生大量帶初速度的石墨粉塵。 但我國(guó)石墨加工企業(yè)除塵系統(tǒng)相對(duì)落后,使得石墨材料在加工過程中產(chǎn)生的高濃度粉塵不能被迅速的處理掉,導(dǎo)致加工車間粉塵濃度嚴(yán)重超標(biāo),給… [了解更多]
2020-10
1 引言存在易變形、崩碎斷裂和刀具磨損嚴(yán)重等問題,加工表面質(zhì)量難以直接準(zhǔn)確測(cè)量 。表面粗糙度是衡量零件加工產(chǎn)品質(zhì)量的核心指標(biāo),常見的測(cè)量方法有對(duì)試樣表面進(jìn)行光切、樣塊和粗糙度儀等接觸式直接測(cè)量法、非接觸式測(cè)量法以及納米表面粗糙度分析法[2]。直接測(cè)量時(shí)存在接觸工件的探針易磨損、誤… [了解更多]
2020-10
0 引 言石墨材料相對(duì)于銅材料在加工效率、精密微細(xì)零部件加工和自動(dòng)化生產(chǎn)加工中優(yōu)勢(shì)顯著,石墨電極在模具制造中逐漸取代銅電極被廣泛應(yīng)用于電火花成形加工(簡(jiǎn)稱EDM)。近年來自動(dòng)化生產(chǎn)以單件、個(gè)性化、零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、高精度的特征在模具行業(yè)逐漸推廣。對(duì)精密微細(xì)電極的要求也越來越苛刻,提升… [了解更多]
2020-10
石墨電極經(jīng)錐螺紋相互連接后,才可以進(jìn)入電冶煉爐里進(jìn)行使用。 多年實(shí)踐證實(shí)電爐中的石墨電極斷裂的事故 90%發(fā)生在電極連接部位,所以石墨電極質(zhì)量的重點(diǎn)就是理化指標(biāo)和機(jī)械加工兩項(xiàng)[1]。石墨電極經(jīng)一系列工序處理后合格的毛坯進(jìn)入最后一道工序———機(jī)械加工,除了簡(jiǎn)單的外圓加工外,就是加工… [了解更多]