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中国生物微机电系统技术发展现状与展望

前瞻科技 2024年第3期 19-31页

作者：张传禹蔡新霞常凌乾陈健李天梁刘景全高伟卓胡飞秦咸明吴德志徐洪成张帅龙韦学勇西安交通大学仪器科学与技术学院中国科学院空天信息创新研究院北京航空航天大学生物与医学工程学院武汉理工大学机电工程学院上海交通大学微纳电子学系西安电子科技大学机电工程学院厦门大学机电工程系北京理工大学集成电路与电子学院

生物微机电系统（Biomedical Microelectromechanical System, Bio MEMS）技术是将生物、机械、电子、物理、化学和信息等多学科交叉融合的前沿技术，其研究和应用极大地推动了生物医学领域技术的进步，并具有低成本产业化的潜力，已经... 详细信息

生物微机电系统（Biomedical Microelectromechanical System, Bio MEMS）技术是将生物、机械、电子、物理、化学和信息等多学科交叉融合的前沿技术，其研究和应用极大地推动了生物医学领域技术的进步，并具有低成本产业化的潜力，已经成为世界各主要科技强国大力发展的领域。文章系统总结了Bio MEMS在生物检测、医学治疗、微纳操纵等领域的前沿进展和国内外发展现状。总体而言，中国在该领域处于世界一流水平，特别是在材料开发、技术应用层面取得了显著成果。但同时也存在一些问题和发展瓶颈，例如，还需要进一步优化我国现有科研资助和人才培养体系来满足Bio MEMS技术多学科交叉属性。文章针对性地提出了该领域未来发展趋势和政策建议，以期为中国后续生物微机电系统技术的发展提供参考。

关键词：生物微机电系统技术发展现状未来趋势政策建议

基于OCr18Ni9不锈钢基板的介质浆料研制

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基于OCr18Ni9不锈钢基板的介质浆料研制

作者：张传禹国防科学技术大学

学位级别：硕士

在充分调研并跟踪国内外厚膜电子材料发展动态的基础上,根据本课题组课题研究实际,以及新型厚膜电热元件的市场需要,本文选用0Cr18Ni9不锈钢作为大功率厚膜电路基板材料,开展了0Cr18Ni9不锈钢基板用绝缘介质浆料的相关基础研究,设计制... 详细信息

在充分调研并跟踪国内外厚膜电子材料发展动态的基础上,根据本课题组课题研究实际,以及新型厚膜电热元件的市场需要,本文选用0Cr18Ni9不锈钢作为大功率厚膜电路基板材料,开展了0Cr18Ni9不锈钢基板用绝缘介质浆料的相关基础研究,设计制备了基于0Cr18Ni9不锈钢板的介质浆料。论文根据0Cr18Ni9不锈钢基板的热膨胀性能和相关玻璃理论,用BAS(BaO-AlO-SiO)系玻璃作为介质浆料用玻璃相的基础配方。采用DTA、XRD、SEM/EDS以及材料的绝缘性能测试等分析表征手段,研究了高钡含量BAS体系玻璃的烧结机理和析晶动力学,指出了影响介质层热膨胀系数和绝缘性能的主要因素。通过配方设计,制备出一组用于0Cr18Ni9不锈钢基板的介质浆料。这些浆料通过丝网印刷和烧结,能够在不锈钢基板表面形成介质层。根据介质层与基板的结合强度以及基板的变形量大小,筛选最佳介质浆料配方。研究结果表明,烧结后的介质层是微晶玻璃,主要有六方钡长石(Ba[AlSiO])和单斜钡长石两种晶相,单斜钡长石的存在严重影响了介质层的绝缘性能。加入ZrO能够有效抑制烧结过程中单斜相的析出,大大改善介质层的绝缘性能,使基板满足厚膜电路对绝缘性能的要求。最佳介质浆料配方中玻璃相的软化温度为750℃,起始析晶温度为840℃,能够满足厚膜电路在850℃烧结工艺的需要。烧结后的介质膜层厚度>90μm时击穿电压>2kV,达到国标GB1408—78要求。新研制的介质浆料可直接印刷到0Cr18Ni9不锈钢基板表面,然后在网带炉中烧成制品,适于工业化生产。

关键词：厚膜电路 0Cr18Ni9不锈钢介质浆料微晶玻璃析晶动力学

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板翅式全热换热器换热芯体性能实验研究

板翅式全热换热器换热芯体性能实验研究

作者：张传禹上海交通大学

学位级别：硕士

随着人们对于节能技术逐渐重视,以及对于室内空气的质量要求不断提高,现在的空调系统往往需要通过引入新风来改善空气的品质,同时又要减少新风处理所产生的能耗。板翅式全热换热器作为一种有效被动式的节能设备,能够实现室内新风和排风... 详细信息

随着人们对于节能技术逐渐重视,以及对于室内空气的质量要求不断提高,现在的空调系统往往需要通过引入新风来改善空气的品质,同时又要减少新风处理所产生的能耗。板翅式全热换热器作为一种有效被动式的节能设备,能够实现室内新风和排风之间的温度和湿度的交换,从而起到能量回收和预处理的作用。因此在近几年中,板翅式全热换热器得到了广泛的研究。板翅式全热换热器换热芯体主要包括功能层材料和支撑层材料,新风和排风的热质传递主要功能层材料得以实现,其性能直接决定了换热器的换热效率,特别是潜热效率。以提高全热回收效率为目标,本文首先从理论上对功能层材料的水蒸气透过性进行分析,研究了影响功能性材料水蒸气透过性的主要影响因素。基于理论和测试分析的基础上,提出用亲水盐对传统纸基材料表面进行处理的方式,测试结果表明这种方法显著提高了纸基材料表面的亲水性,并强化了材料两侧的传质过程,为提高板翅式全热换热器的潜热传递效率提供了途径。继而,本课题制作了不同浓度亲水盐处理的换热芯体,并搭建了换热芯体的实验平台。测试了在不同的进口风速下,换热芯体的温度、湿度以及焓效率。实验数据表明,相比于未处理芯体,改进的换热芯体的换热效率明显增大。特别是在冬季测试工况下,新型换热芯体在压降损失不明显增大的情况下,实现了30%浓度处理换热芯体的潜热换热效率从44%提高到69%。另外对上海地区夏季和冬季两个典型天气条件下全热换热器的热回收性能进行了测试和计算,可得在冬季工况下全热回收系数从0.57提高到0.78;在夏季工况下,全热回收系数从0.6提高到0.84。改进之后全热换热器的能量回收系数得到显著提高。

关键词：板翅式全热换热器功能层材料换热效率能量回收

海藻酸钠-醋酸纤维素复合薄膜的制备及除湿性能测试

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化工学报 2017年第1期68卷 256-263页

作者：许晶翠张传禹葛天舒代彦军王如竹上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

为提高膜式全热交换器的除湿效率,以海藻酸钠为表面活性层,醋酸纤维素膜为支撑层,氯化锂为亲水添加剂制备了一种新型除湿复合膜。测试了复合膜的水蒸气透过量和水溶性,对薄膜结构进行表征及分析了应用复合膜的全热交换器的传质系数。研... 详细信息

为提高膜式全热交换器的除湿效率,以海藻酸钠为表面活性层,醋酸纤维素膜为支撑层,氯化锂为亲水添加剂制备了一种新型除湿复合膜。测试了复合膜的水蒸气透过量和水溶性,对薄膜结构进行表征及分析了应用复合膜的全热交换器的传质系数。研究结果表明:复合膜的水蒸气透过量随氯化锂含量增加而高达4.42×10^(-5)g·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1),是无氯化锂复合膜的1.56倍,商用纸膜的2.63倍。表面活性层水溶性介于18.29%~28.55%之间,具有一定的防水耐水性。热重曲线表明通入55℃干燥空气复合膜可实现再生,红外光谱图显示出海藻酸钠为复合膜引进大量亲水性羟基。最后,将复合膜应用到全热交换器中,并与商用纸膜换热器在传质系数上进行了分析比较。

关键词：复合材料膜制备空气除湿水蒸气透过性氯化锂

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XRD法测定微晶玻璃晶相含量

硅酸盐学报 2005年第12期33卷 1488-1493页

作者：芦玉峰堵永国肖加余张传禹张为军银锐明国防科技大学航天与材料工程学院材料工程与应用化学系长沙410073

利用X射线衍射技术,提出了一种无需纯晶相作标样,仅根据玻璃相散射峰的强度数据确定微晶玻璃结晶度,然后利用标准卡片上的“参比强度”值计算各晶相含量的方法。采用该方法研究了不同烧结工艺制得的2组BaO Al2O3Si O2系微晶玻璃中各晶... 详细信息

利用X射线衍射技术,提出了一种无需纯晶相作标样,仅根据玻璃相散射峰的强度数据确定微晶玻璃结晶度,然后利用标准卡片上的“参比强度”值计算各晶相含量的方法。采用该方法研究了不同烧结工艺制得的2组BaO Al2O3Si O2系微晶玻璃中各晶相的含量。该方法与Rietveld法测得的结晶度的偏差小于3.2%,测得的各晶相含量的偏差小于2.6%。利用所获得的各晶相质量分数,根据加和法则计算得到微晶玻璃样品的密度,它们与利用Archi medes排水法测得的密度值的相对偏差小于1.8%。提出的方法简便易行,准确性满足材料研究的要求。

关键词：微晶玻璃结晶度 X射线衍射法 Rietveld法密度两相模型

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0Cr18Ni9不锈钢基板的BAS系微晶玻璃介质层的研制

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功能材料 2010年第12期41卷 2216-2219页

作者：芦玉峰楼淼邓利蓉刘振兴张传禹堵永国西北核技术研究所陕西西安710024 国防科技大学航天与材料工程学院湖南长沙410073

通过开展BAS微晶玻璃成分优化研究,研制了0Cr18Ni9不锈钢基板的大功率厚膜电路介质层。在BAS系玻璃中加入适量MgO和CaO,在降低烧结温度的同时提高了析晶温度,抑制了晶体相的析出,有助于介质层的烧结致密化。利用成分优化后的BAS系玻璃... 详细信息

通过开展BAS微晶玻璃成分优化研究,研制了0Cr18Ni9不锈钢基板的大功率厚膜电路介质层。在BAS系玻璃中加入适量MgO和CaO,在降低烧结温度的同时提高了析晶温度,抑制了晶体相的析出,有助于介质层的烧结致密化。利用成分优化后的BAS系玻璃制备的介质层与不锈钢基板结合强度高,具有优良的抗机械冲击能力。最佳配方的介质浆料经过3个烧结周期,制得介质层膜厚>100μm,击穿电压>2.1kV,泄漏电流<0.01mA。部分成果已经用于合作单位的工业化生产。

关键词：微晶玻璃钡长石介质层 0Cr18Ni9不锈钢基板烧结

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