新型微细球端铣刀几何建模与优化设计

针对微细切削刀具的应用需求,在Aoyama等设计的椭圆柱球端铣刀的基础上,提出了一种简化结构的新型微细球端立铣刀的优化设计方案.应用微分几何方法对此类刀具结构进行数学建模,依据ISO刀具角度定义计算其静态工作角度,分析所设计刀具的切削能力;根据建立的数学模型进行刀具制备过程的分析,确定最终的刀具优化结构与制备工艺.所设计的微细球端立铣刀能够提高微细切削刀具切削部分的结构强度,同时显著降低刀具制备的难度.      

基于聚焦离子束的纳米加工技术及进展

随着纳米科技的不断发展,核心功能器件的纳米制造作为相关设计与应用研究的桥梁和基础,其研究价值的重要性日益凸显。聚焦离子束（Focused ion beam,FIB）加工是面向纳米尺度制造的一项重要技术。在概述FIB工作原理的同时,介绍FIB纳米加工方法与关键工艺的发展状况,就溅射产额、再沉积和FIB纳米直写方法等展开讨论。并介绍FIB纳米加工技术在纳米功能器件制造和基础研究等领域的典型应用。对其未来的发展从装备和机理研究的角度进行了展望。     

基于聚焦离子束铣削技术的微刀具制备

提出了一种利用聚焦离子束(FIB)技术的铣削功能制备微细切削刀具的方法,通过设置恰当的离子束参数及精确控制刀具的不同刀面相对离子束的位置,可以获得具有高精度特征尺寸、锋锐刃口且复杂形状的微刀具.被加工刀具的典型特征尺寸为5～50,μm,可加工各种不同截面形状的微刀具.对硬质合金材料的毛坯进行FIB铣削,获得了宽度为7.65,μm、刃口半径小于30,nm的矩形微刀具.通过在超精密车床上进行加工试验,结果表明,FIB铣削的微刀具具有很好的加工性能.     

基于聚焦离子束铣削的复杂微纳结构制备

聚焦离子束铣削是一种灵活且高精度的微加工方法，探索通过聚焦离子来铣削进行复杂微纳米结构的加工过程．通过聚焦离子束铣削加工，利用灰度值精确控制离子柬加工时间，实现闪耀光栅以及正弦结构等复杂微纳结构的加工过程同时，利用聚焦离子束对原子力显微镜纳米管探针的长度进行高精度调控，其长度控制精度可以小于50nm．聚焦离子柬铣削技术为制备在各种科学工程领域应用的多种复杂微结构提供了有效途径．     

碳纳米管探针对小鼠IgG蛋白的纳米表征

碳纳米管探针是原子力显微镜新一代探针,在柔软生物样品的微观形貌表征领域有重要的应用价值.研究和分析了碳纳米管原子力显微镜探针和普通硅探针对小鼠IgG蛋白形貌的表征能力.通过原子力显微镜实验对比研究发现,普通硅探针容易对IgG蛋白产生显著的压痕,而碳纳米管探针具有良好的柔韧性,能显著减小成像时对柔软的生物样品的损伤.硅探针与样品间存在较大的毛细力,会降低探针的分辨率;由于碳纳米管疏水,纳米管探针能显著减小毛细力的影响,能高分辨率地检测IgG蛋白,充分发挥纳米管探针的高分辨率优势.     

基于SEM纳米切削装置的设计与实验

针对目前纳米切削机理研究方法中切削过程无法在线高分辨力观测等瓶颈问题,设计并搭建了一套集成于扫描电子显微镜高真空条件下的纳米切削实验装置,开展了该实验装置的运动精度分析、典型单晶材料纳米切削在线观测等研究.该装置在切削及切深方向均能实现7,μm的位移输出,闭环分辨力为0.6,nm.通过白光干涉仪对纳米切削台阶加工结果的测量,分析装置运动精度,实现了切深分别为59.3,nm、115.1,nm和161.2,nm的台阶结构加工.利用直线刃金刚石刀具对单晶铜和单晶硅材料进行了纳米切削实验,实验结果表明所研制的纳米切削装置能够实现纳米尺度材料去除的在线高分辨力观测.