硅-玻璃管阳极键合影响因素及性能研究

摘 要：试验采用阳极键合技术成功实现了硅片与玻璃管的键合,分析了玻璃管长度、温度及电极分别对电流和键合强度的影响。键合过程中电流随着温度升高而增大,但随着玻璃管长度的增加而减小。初始时电流都先迅速增大至峰值电流,然后随着时间的延长而逐渐减小。采用万能材料试验机对试样进行拉伸测试,结果显示键合强度随着玻璃管长度的增加而减小,而随着温度的升高而增大。同条件下,使用凹型电极的硅-玻璃管的强度比使用平行电极得到的强度要高,分析认为：玻璃管长度的增加导致外加电场强度减小和电阻增大,影响离子迁移及界面氧化反应,而凹型电极的使用对键合起到了促进作用。通过SEM扫描分析了硅-玻璃管的键合界面,结果表明键合界面良好。     

Si/Si低温键合界面的XPS研究

利用金属过渡层的方法实现了Si/Si低温键合.拉力测试表明,温度越高,键合强度越大.采用X射线光电子能谱对Si/Si键合界面进行了研究,结果表明,退火样品的界面主要为Au-Si共晶合金;Si-Au含量比随着退火温度的升高和刻蚀深度的增加而增大.     

模内键合聚合物微流控芯片键合强度分析

利用分子动力学分析方法对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片模内键合过程进行模拟,研究聚合物界面分子的运动规律以及键合过程中界面结合能的变化规律,分析芯片键合强度的形成机制;利用拉伸测试法测试不同工艺环境下芯片的键合强度,分析工艺参数对键合强度的影响。研究结果表明:聚合物芯片键合强度的形成是界面分子扩散和吸附共同作用的结果。适当增加键合压力,可以显著提升键合强度,并缩短键合时间;键合温度和键合时间的提升,能够增加键合界面间分子的相互扩散,提高界面分子间的作用力,从而提高键合强度。键合温度达到聚合物材料的玻璃转化温度,键合压力能够增加键合界面的接触面积,并持续一定的键合时间,芯片可获得较高的键合强度。     

工艺参数对高强度钢冷冲压界面温度影响分析

为探究先进高强度钢冷冲压成形过程中板料-模具界面温度场变化,以DP590钢板U形件冷弯曲过程为研究对象,采用热力耦合有限元静力算法建立弯曲过程的数值仿真模型,完成了板料-凹模圆角区界面温度场数值模拟,分析了相对圆角半径、压边力、拉伸速度和摩擦系数对界面温度峰值的影响.研究表明:随着模具相对圆角半径减小、拉伸速度增大、摩擦系数增大,板料-凹模圆角区界面温度峰值明显增加;压边力对瞬态阶段界面温度峰值没有明显影响,而稳态阶段界面温度峰值随压边力增加而增大,当压边力压实变形板料后其峰值逐渐趋于稳定.     

工艺参数对楔横轧42CrMo/Q235复合材料层合轴界面剪切强度的影响

对楔横轧42CrMo/Q235层合轴进行轧制实验和界面剪切强度试验,研究成形角α、展宽角β、断面收缩率Ψ、轧制温度T、基材直径d等工艺参数对界面剪切强度的影响规律.结果表明:对楔横轧层合轴界面剪切强度的影响主次为:断面收缩率Ψ、轧制温度T、基材直径d、展宽角β、成形角α.层合轴界面剪切强度随着断面收缩率Ψ、轧制温度T和基材直径d的增大而增大,但过高的轧制温度与过大的基材直径将减小界面剪切强度;随着展宽角β和成形角α的增大而减小.研究结果对楔横轧层合轴模具优化设计和增强界面结合性能提供了依据.      

基于多因素方差分析的半柔性路面混合料劈裂强度研究

首先通过劈裂试验分析了单因素（温度、空隙率、油石比）对半柔性路面混合料劈裂强度的影响规律,然后结合多因素方差法分析了各单因素及不同因素交互作用对半柔性路面混合料劈裂强度的影响规律,最后对不同温度条件下半柔性路面混合料的界面破坏特征进行了分析.结果表明：半柔性路面混合料的劈裂强度随着温度的升高而降低,随着油石比的增大而增大,随着空隙率的增加则先增大后减小;温度对半柔性路面混合料劈裂强度的影响程度最高,油石比次之,空隙率最低;为使半柔性路面混合料的劈裂强度达到最优,建议使用的最佳油石比为3.5%、最佳空隙率为26%;随着温度的升高,半柔性路面混合料的主要界面破坏特征从灌浆料自身的破坏和沥青界面的黏结破坏向灌浆料自身的破坏和沥青自身的黏聚破坏转变.     

环境参数对PTR70真空集热管外壁面温度的影响

为了利用玻璃管外壁面温度判别集热管真空,考虑集热管的传热平衡,推导出玻璃管外壁面温度与集热管热损失的关系表达式,结合PTR70真空集热管实验拟合关联式,确定不同环境风速、环境温度、太阳辐射强度以及管内循环工质温度下,PTR70真空集热管处于良好运行状态时的玻璃管外壁面温度范围.结果表明:环境变化仅改变玻璃管外壁面温度,对集热管热损失的影响相对较小.随着环境风速的增大,玻璃管外壁面温度先是急剧减小,然后趋于平缓；随着环境温度的升高,玻璃管外壁面温度呈线性升高；太阳辐射强度的变化对玻璃管外壁面温度几乎没有影响.工质温度是影响PTR70真空集热管热损失的最主要因素,玻璃管外壁面温度和集热管热损失都随工质温度的升高而增大,且增幅越来越大.     

含水率和冻融循环对筋土界面剪切特性的影响

制作了一套可实现温度控制的筋土界面直剪试验设备。为了研究含水率、界面温度、冻融循环次数对筋土界面剪切特性的影响,开展11组土工格栅-砂土界面直剪试验。研究结果表明,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随含水率的增加而减小,当含水率提高时,筋土间的抗剪强度减弱。加筋可显著提高冻土的抗剪强度,当界面温度为-10℃时,土工格栅-砂土界面剪应力峰值较冻结后砂土的剪应力增加了约20%。筋土界面剪应力随着界面温度的降低而增大,当界面温度在0℃以下时,剪应力较大且剪应力-剪切位移曲线会出现峰值强度和残余强度,而在无冻结情况下,筋土界面剪应力稳定值基本相同。冻融循环后筋土界面的抗剪强度减小,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随着冻融循环次数的增加而减小,但在4次冻融循环后趋于稳定。研究成果可为冻土地区土工格栅加筋土结构的设计和应用提供理论依据。     

吸力对非饱和高液限黏土-土工织物界面剪切特性的影响

采用ZFY-1A型非饱和土应变控制式直剪仪,对非饱和高液限黏土-土工织物界面进行控制吸力的剪切试验,探讨基质吸力对筋土界面剪切特性的影响.研究结果表明,非饱和高液限黏土-土工织物界面的抗剪强度随着净法向应力、基质吸力的增大而不断提高,剪切位移-剪应力曲线表现出轻微的应变硬化软化特性.剪切过程中有水从试样中排出,净法向应力越大,含水量变化量Δwmax越大,基质吸力越大Δwmax反而越小.界面剪胀角随着基质吸力的增加而增大,随着净法向应力的增加而减小.界面强度随着平均界面剪胀角的增加而增大.最后确定了不同吸力值下的界面强度参数及强度公式.     

引线键合界面切向接触的黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散特性研究

针对键合界面的黏滞-微滑移接触现象,基于黏滞-微滑移临界位置的连续变形条件和边界条件,建立键合界面切向接触的数学模型;推导出键合界面切向接触不同位置的变形量,研究法向键合力和超声切向力对界面黏滞-微滑移临界转换位置和能量耗散的影响规律。研究结果表明：当增大超声切向力或减小法向键合力时,界面切向变形量呈非线性增加,微滑区自边缘向内延展,引线键合界面的黏滞区半径减小;当界面中心位置刚度等于单位刚度时,黏滞区半径与法向键合力呈正相关,与超声切向力呈负相关;当键合界面切向接触变形量增加时,微滑移区域产生的能量耗散呈非线性上升。     

含中心裂纹石墨烯拉伸性能的分子动力学模拟

基于分子动力学方法,采用Tersoff势函数,研究了含中心裂纹扶手椅型单层石墨烯薄膜的破坏过程.得到了相应的应力-应变曲线及破坏形态,分析了裂纹尺寸、应变率以及温度变化对含中心裂纹石墨烯薄膜拉伸力学性能的影响.研究结果表明:随着裂纹尺寸的增大及温度的升高,石墨烯薄膜的破坏强度和破坏应变均减小,裂纹开始扩展时对应的应力减小;随着应变率增大,石墨烯薄膜的破坏强度和破坏应变均增加,裂纹的起裂应力及扩展过程中的平均速度均增加;薄膜的破坏均是从中心裂纹附近开始,随着裂纹尺寸、应变率及温度的变化,石墨烯薄膜表现出不同的破坏机制;较高应变率作用下,薄膜中心和边缘处均出现C—C键断裂.     

退火温度对硅/氧化硅多层膜微结构的影响

采用等离子体增强化学气相淀积系统,应用原位氧化和原位掺杂技术制备出了非晶硅/二氧化硅多层膜结构。对多层膜结构进行不同温度下热退火后处理,通过傅里叶变化红外吸收光谱和拉曼散射光谱对其微结构的变化进行了表征。结果表明,原始淀积的多层膜结构中,存在大量的氢原子,以硅氢键和硅键合;随着退火温度从450℃升高到650℃,光谱中与硅氢键相关的信号逐渐减弱,说明氢原子不断解离;另一方面,硅氧键弯曲振动模式随着退火温度升高而增强;硅氧键的伸缩振动模式位置蓝移、强度增强,说明硅氧之间的配比随着退火温度升高不断接近化学配比;通过拉曼散射谱可以观测到非晶硅在高温下发生相变,形成纳米硅晶粒。     

自结炉衬电熔窑调质过程数值模拟

建立电炉窑内炉渣调质过程的电磁场和温度场数学模型,利用ANSYS有限元软件分析自结炉壁结渣过程,考虑电极柱插入深度对系统电流密度、磁感应强度、焦耳热、温度和熔池深度的影响,并分析不同电极插入深度下熔池形状。研究结果表明:随着电极柱插入深度增加,电流在渣池中流经区域增加,系统的等效电阻增加,电流减小,系统温度极值减小,实际熔融区域增加,有利于调质过程的进行;由于熔池中焦耳热减小,自结炉衬厚度逐渐增大,且最大自结炉衬厚度与最小自结炉衬厚度差值逐渐增大;熔池形状同时受电极柱产生的焦耳热以及水冷壁温度的影响,由于底端离电极较远,电极柱影响较小,温度梯度较大,熔池深度较深;随着电极柱插入深度增加,结渣高度和凝固区高度逐渐减小。     

基于渐进损伤模型的双搭接对接接头弯曲性能

为研究复合材料双搭接连接的搭接长度和搭接厚度对于对接接头弯曲强度的影响,使用ABAQUS进行了渐进损伤分析。该分析理论基于三维渐进损伤分析方法和粘聚区模型,并通过用户子程序编写的复合材料本构和Cohesive Contact来模拟复材损伤和胶接界面损伤。通过渐进损伤分析,得到不同搭接参数下接头的损伤过程和弯曲强度。结果表明:随着搭接长度的增加,接头强度先增大后趋于稳定,而随着搭接厚度的增加,接头强度先增大后减小。该文研究成果可为复合材料连接的承弯设计提供参考。     

基于冻融作用的固化硫酸盐渍土-混凝土界面力学行为

冻融作用下固化盐渍土强度发生劣化并影响土体与结构的相互作用。鉴于此,开展了不同固化剂对硫酸盐渍土力学特性的影响研究并得知石灰+硅灰双掺改良效果显著;在此基础上,探索了石灰-硅灰双掺固化剂、含盐量、冻融次数等因素对非饱和固化硫酸盐渍土-混凝土接触面力学性能的影响。结果表明,石灰-硅灰固化硫酸盐渍土与混凝土界面内摩擦角随着冻融循环次数的增加先增大后减小再增大,黏聚力随着冻融次数的增加先增加后逐渐减小,接触面抗剪强度随着冻融次数的增加逐渐减小并趋于稳定;在相同的冻融次数下,接触面的内摩擦角及黏聚力均随着含盐量的增大先增大后减小,两者含盐量阈值分别为3%和2%。在本试验范围内,5%石灰+10%硅灰对含盐量为2%～3%的硫酸盐渍土改良效果较好;冻融前后,固化盐渍土-混凝土接触面剪应力-剪切位移曲线分为4个阶段：弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。     

交流阻抗谱技术用于研究塔中沙漠油田接地材料的腐蚀行为

在从室温到６０℃的４种温度下测定了７种接地材料在新疆塔中沙漠环境中的电极电位和极化曲线,并用电化学交流阻抗谱（ＥＩＳ）分析了温度对材料腐蚀速度和界面电阻的影响规律。实验结果表明,这７种材料的腐蚀速度相差３个数量级。常温下,钢、镀锌钢的腐蚀速度最高,高硅铸铁、铝的最低。界面双电层电容相差４～５个数量级,铜的电容最小,钢、镀锌钢的最高。随着温度的升高,高硅铸铁的腐蚀速度下降,其余材料的腐蚀速度都随温度的升高而增大     

衬底硅片质量对SDB工艺的影响研究

硅-硅直接键合技术广泛应用于SOI、MEMS和电力电子器件工艺中,衬底抛光片的质量对键合质量及器件性能起着至关重要的影响。衬底抛光片的质量包含几何尺寸精度及表面状态质量,会影响键合过程中的界面应力,或造成键合界面空洞的产生,从而影响键合质量。     

温度对生物基聚酰胺56氢键的影响

利用傅里叶变换红外光谱仪测定了升降温过程中聚酰胺56(PA56)的系列红外光谱,考察了PA56红外光谱中酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带及N—H伸缩振动谱带随温度变化的情况,分析了温度对PA56氢键的影响。研究发现,随着温度的升高,氢键键合羰基与氨基的红外吸收谱带的峰强逐渐减小,而游离羰基、氨基的红外吸收谱带的峰强缓慢增大。由此表明PA56的氢键密度随着温度的升高而降低。     

微滴法研究影响钾离子转移过程的因素

应用微滴法研究了钾离子在水/1,2-二氯乙烷界面上的转移反应过程。同时,对不同工作电极、参比电极、有机相和水相体积比、扫描速度、水相支持电解质浓度等因素对钾离子转移峰电流、峰电位产生影响进行了研究。此外,界面双电层的存在导致钾离子转移峰峰电流随扫描圈数的增加而减小;钾离子的转移峰峰电流与扫速的平方根成正比;铁氰化钾/亚铁氰化钾氧化还原电对的浓度比增大时钾离子转移峰峰电流增大。     

聚醚接枝改性含氢硅油非离子破乳剂的破乳性能研究

采用硅氢加成法,通过改变烯丙基聚醚链段中环氧乙烷/环氧丙烷(EO/PO)的摩尔比,制备了系列聚醚接枝改性含氢硅油非离子表面活性剂(PESOEP).采用红外光谱(FT-IR)对其结构进行表征,并通过测定PESOEP的界面张力对界面活性进行评价,系统分析了EO/PO比、PESOEP浓度、温度、无机盐等对破乳剂破乳性能的影响.结果表明,随着EO/PO比值的增大,表面张力由21.65增加至24.37 mN·m~(-1),表面活性剂的界面活性逐渐增强,随着EO/PO比值的升高,PESOEP破乳率由73.2%增加至94.1%;破乳率和破乳速率随浓度和温度的增加而增加;但当浓度增大到1.0g·L~(-1)时,聚合物的破乳率基本保持不变;盐溶型无机盐可有效增强破乳剂的破乳效果.