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面向双马树脂基复合材料电场驱动微3D打印高精度电路

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复合材料学报 2024年

作者：刘亚东张厚超朱晓阳许权李义睿韩志峰赵佳伟刘琦兰红波青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心中国航空制造技术研究院增材制造航空科技重点实验室

纤维改性双马树脂基复合材料凭借其优异的力学性能、耐高温、耐腐蚀特性，被广泛应用于航空航天、智能蒙皮、共形天线、电磁屏蔽、高频电路基板、电加热等领域。然而，由于石英纤维增强双马树脂基复合材料具有非平整、异质、各向异性的... 详细信息

纤维改性双马树脂基复合材料凭借其优异的力学性能、耐高温、耐腐蚀特性，被广泛应用于航空航天、智能蒙皮、共形天线、电磁屏蔽、高频电路基板、电加热等领域。然而，由于石英纤维增强双马树脂基复合材料具有非平整、异质、各向异性的特点，在此基材上简单、高效、低成本制造高分辨率微细电路是当前亟待解决的难题。本文提出了一种基于电场驱动微3D打印在石英纤维增强双马树脂基复合材料上制造高精度电路的新方法，阐述了基本成形原理和关键技术实现，探究了非平整异质复合材料表面电场分布特点和场强变化规律，提出通过调节电场强度阈值实现稳定打印的策略；通过实验揭示了主要工艺参数对制造电路精度、形貌以及性能的影响规律，并结合优化的工艺窗口，实现了最小线宽50 μm的多种图案微细电路的制造。制造的典型样件电导率为4.5×107S/m，经100次附着力实验和100分钟超声实验后电阻变化率在1%左右；在电加热应用方面展现出优异的热响应速度，在3 V电压下最高温度可达158℃，能够在200 s内实现除冰。该技术为高效低成本制造纤维改性双马树脂复合材料基微细电路提供了一种有效方法，显示出良好的工业化应用前景。

关键词：电场驱动微3D打印石英纤维增强双马树脂基复合材料非平整异质基材增材制造高精度电路

电场驱动复合微纳3D打印低频透明电磁屏蔽玻璃

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机械工程学报 2024年第3期60卷 305-318页

作者：台玉平朱晓阳李红珂于志浩张厚超张凡张广明赵娟赵佳伟黄友奇兰红波青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心青岛266520 中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024

为解决大面积高性能低频透明电磁屏蔽玻璃难以低成本批量化制造的挑战性问题,提出一种基于电场驱动微喷射和电镀的复合增材制造新方法,用于制备银镍复合金属网栅低频透明电磁屏蔽玻璃,阐述了制备银镍复合金属网栅的基本原理和工艺流程;... 详细信息

为解决大面积高性能低频透明电磁屏蔽玻璃难以低成本批量化制造的挑战性问题,提出一种基于电场驱动微喷射和电镀的复合增材制造新方法,用于制备银镍复合金属网栅低频透明电磁屏蔽玻璃,阐述了制备银镍复合金属网栅的基本原理和工艺流程;通过实验揭示了主要工艺参数(打印电压、打印速度、打印气压、打印高度、电流密度、电镀时间)对制备银镍复合金属网栅电学性能、光学性能的影响规律;并结合优化的工艺参数,制备了线宽10μm、方阻0.76?/sq、网栅透过率90.2%、在低频波段(10 kHz~30 MHz)屏蔽效能大于40 dB的银镍复合金属网栅透明电磁屏蔽玻璃,复合金属网栅与衬底的黏附力为5B,实现了高屏蔽效能和高透过率电磁屏蔽金属网栅的制造,为高性能低频透明电磁屏蔽玻璃的批量化制造提供了全新的解决方案。

关键词：透明电磁屏蔽微纳3D打印复合金属网栅电场驱动喷射电镀

基于多材料3D打印的多层柔性及可拉伸电子一体化制造方法及应用研究

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机械工程学报 2024年

作者：商帅杨建军孙鹏李政豪王洛唯李红珂张厚超王瑞孙文正严小天刘朝红兰红波朱晓阳青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心青岛理工大学山东省增材制造(3D打印)技术与应用高校重点实验室青岛虚拟现实研究院有限公司

针对多层柔性及可拉伸电子现有制造方法存在的工艺复杂、层间电气连接不稳定以及难以高度集成电子组件的问题，提出一种基于多材料3D打印和多喷头协作的多层柔性及可拉伸电子一体化制造方法。通过试验对比和结果分析，揭示了打印速度、... 详细信息

针对多层柔性及可拉伸电子现有制造方法存在的工艺复杂、层间电气连接不稳定以及难以高度集成电子组件的问题，提出一种基于多材料3D打印和多喷头协作的多层柔性及可拉伸电子一体化制造方法。通过试验对比和结果分析，揭示了打印速度、打印气压、打印平台温度、喷头内径等关键打印工艺参数对电介质材料层厚度、层内导线、层间互连导线宽度和整体打印质量的显著影响和规律，从而优选出最佳打印参数范围，确保层间互联导线打印直接成型，且垂直互联导线打印高度可达13 mm，从而实现多层电路之间的稳定电连接；利用提出的方法、合理的多层电路布局和优化的工艺参数，采用柔性的PDMS电介质材料和高拉伸率的纳米银浆导电材料打印了具有不同集成密度的多层柔性电路，并进行了相关性能展示。结果表明，该方法为多层柔性及可拉伸电子电路提供了一种全新的多材料一体化制造方案。

关键词：多层柔性及可拉伸电子多材料3D打印一体化制造垂直互联导线

非线性四阶双曲方程扩展的非协调混合元方法的超收敛分析及外推

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应用数学 2016年第4期29卷 769-781页

作者：张厚超石东洋王瑜平顶山学院数学与统计学院河南平顶山467000 郑州大学数学与统计学院河南郑州450001

对一类非线性四阶双曲方程,利用EQ_1^(rot)元及零阶Raviart-Thomas元建立一个新的扩展的非协调混合元逼近格式.首先证明了逼近解的存在唯一性.其次,基于EQ_1^(rot)元特殊性质,再利用零阶Raviart-Thomas元的高精度分析结果和插值后处理技... 详细信息

对一类非线性四阶双曲方程,利用EQ_1^(rot)元及零阶Raviart-Thomas元建立一个新的扩展的非协调混合元逼近格式.首先证明了逼近解的存在唯一性.其次,基于EQ_1^(rot)元特殊性质,再利用零阶Raviart-Thomas元的高精度分析结果和插值后处理技术,在半离散格式下导出了原始变量u和中间变量v=-?u在H^1模及中间变量q=?u,σ=-?(?u)在(L^2)~2模意义下具有O(h^2)阶的超逼近性质和超收敛结果.最后,利用EQ_1^(rot)元的渐近展开式,构造一个新的合适的外推格式,得到相关变量O(h^3)阶的外推解.

关键词：非线性四阶双曲方程扩展的非协调混合元方法超逼近超收敛外推

Extended Fisher-Kolmogorov方程的间断有限元分析

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数学物理学报（A辑） 2021年第6期41卷 1880-1896页

作者：杨晓侠张厚超平顶山学院数学与统计学院河南平顶山467000

利用Wilson元研究了Extended Fisher-Kolmogorov(EFK)方程的间断有限元逼近格式.在不需要后处理技术的前提下,通过对非线性项采用新的分裂技术,分别得到了半离散和线性化欧拉全离散格式下原始变量u和中间变量v=-△u的O(h^(2))和O(h^(2)+... 详细信息

利用Wilson元研究了Extended Fisher-Kolmogorov(EFK)方程的间断有限元逼近格式.在不需要后处理技术的前提下,通过对非线性项采用新的分裂技术,分别得到了半离散和线性化欧拉全离散格式下原始变量u和中间变量v=-△u的O(h^(2))和O(h^(2)+τ)阶的收敛性结果,正好比通常的关于Wilson元的误差估计高出一阶.这里,h,τ表示空间剖分参数和时间步长.

关键词： EFK方程间断有限元 Wilson元半离散和全离散格式收敛性

非线性四阶双曲方程低阶混合元方法的超收敛分析

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数学物理学报（A辑） 2016年第4期36卷 656-671页

作者：张厚超石东洋平顶山学院数学与统计学院河南平顶山467000 郑州大学数学与统计学院郑州450001

对一类非线性四阶双曲方程利用双线性元Q_(11)及Q_(01)×Q_(10)元给出了一个低阶混合元格式.基于上述两个单元的高精度结果,采用插值和投影相结合的方法,利用对时间t的导数转移技巧,借助插值后处理技术,在半离散格式下导出了原始变量u... 详细信息

对一类非线性四阶双曲方程利用双线性元Q_(11)及Q_(01)×Q_(10)元给出了一个低阶混合元格式.基于上述两个单元的高精度结果,采用插值和投影相结合的方法,利用对时间t的导数转移技巧,借助插值后处理技术,在半离散格式下导出了原始变量u和中间变量u=-△u在H^1模意义下及流量p=-▽u在(L^2)~2模意义下具有O(h^2)阶的超逼近和超收敛结果.与此同时,在全离散格式下,证明了u和v在H^1模意义下及p在(L^2)~2模意义下单独利用插值或投影所无法得到的具有O(h^2+(△t)~2)阶的超逼近和超收敛结果.

关键词：非线性四阶双曲方程混合元方法半离散和全离散格式超逼近和超收敛

非线性Sobolev-Galpern型湿气迁移方程的最低阶非协调混合元收敛性分析

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四川师范大学学报（自然科学版） 2019年第4期42卷 506-510页

作者：张厚超王安平顶山学院数学与统计学院

对一类非线性Sobolev-Galpern型湿气迁移方程利用非协调线性三角形元和 P 0×P 0 元,构造一个新的低阶非协调混合元格式,并证明逼近格式解的存在唯一性.同时,在抛弃传统混合元分析的必要工具 Ritz 投影的前提下,直接利用单元特性,分别... 详细信息

对一类非线性Sobolev-Galpern型湿气迁移方程利用非协调线性三角形元和 P 0×P 0 元,构造一个新的低阶非协调混合元格式,并证明逼近格式解的存在唯一性.同时,在抛弃传统混合元分析的必要工具 Ritz 投影的前提下,直接利用单元特性,分别得到原始变量u 的H^1 模意义下和中间变量P =-(a(u)▽ut + b(u)▽u)的L^2 模意义下的最优误差估计.

关键词：湿气迁移方程非协调线性三角形元混合元格式最优误差估计

一类四阶抛物积分微分方程混合元方法的超收敛分析

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应用数学 2018年第4期31卷 749-760页

作者：张厚超白秀琴平顶山学院数学与统计学院河南平顶山467000

本文的主要目的是利用双线性元Q_(11)及Q_(01)×Q_(10)元研究一类非线性四阶抛物积分微分方程的混合有限元方法.一方面,利用上述两种元的高精度结果以及对时间t的导数转移技巧,在半离散格式下,导出原始变量u和中间变量w=-?u在H^1-模意... 详细信息

本文的主要目的是利用双线性元Q_(11)及Q_(01)×Q_(10)元研究一类非线性四阶抛物积分微分方程的混合有限元方法.一方面,利用上述两种元的高精度结果以及对时间t的导数转移技巧,在半离散格式下,导出原始变量u和中间变量w=-?u在H^1-模意义下及流量p(向量)=-?u在(L^2)~2-模意义下具有O(h^2)阶的超逼近性质.进一步地,借助插值后处理技术,得到上述变量的整体超收敛结果.另一方面,建立一个新的向后Euler全离散格式.通过采取新的分裂技术,得到u和w在H^1-模意义下及p在(L^2)~2-模意义下具有O(h^2+?t)阶的超逼近和超收敛结果.这里,h和?t分别表示空间剖分参数和时间步长.最后,给出一个数值算例,计算结果验证了理论分析的正确性.

关键词：四阶抛物积分微分方程混合元方法半离散及全离散格式超逼近和超收敛

EFK方程一个新的低阶非协调混合有限元方法的高精度分析

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高校应用数学学报（A辑） 2017年第4期32卷 437-454页

作者：张厚超石东洋平顶山学院数学与统计学院河南平顶山467000 郑州大学数学与统计学院河南郑州450001

对Extended Fisher-Kolmogorov(EFK)方程,利用EQ_1^(rot)元和零阶RaviartThomas(R-T)元建立了一个新的非协调混合元逼近格式.首先,证明了半离散格式逼近解的一个先验估计并证明了逼近解的存在唯一性.在半离散格式下,利用上述两种元的高... 详细信息

对Extended Fisher-Kolmogorov(EFK)方程,利用EQ_1^(rot)元和零阶RaviartThomas(R-T)元建立了一个新的非协调混合元逼近格式.首先,证明了半离散格式逼近解的一个先验估计并证明了逼近解的存在唯一性.在半离散格式下,利用上述两种元的高精度分析结果以及这个先验估计,在不需要有限元解u_h属于L~∞的条件下,得到了原始变量u和中间变量v=-?u的H^1-模以及流量p=u的(L^2)~2-模意义下O(h^2)阶的超逼近性质.同时,借助插值后处理技术,证明了上述变量的具有O(h^2)阶的整体超收敛结果.其次,建立了一个新的线性化向后Euler全离散格式并证明了其逼近解的存在唯一性.另一方面,通过对相容误差和非线性项采取与传统误差分析不同的新的分裂技巧,分别导出了以往文献中尚未涉及的关于u和v在H^1-模以及p在(L^2)~2-模意义下具有O(h^2+τ)阶的超逼近性质,进一步地,借助插值后处理技术,得到了上述变量的整体超收敛结果.这里h和τ分别表示空间剖分参数和时间步长.最后,给出了一个数值算例,计算结果验证了理论分析的正确性.

关键词： EFK方程 EQrot1元和零阶R-T元半离散和全离散格式超逼近和超收敛