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金属微纳结构的飞秒激光投影光刻(特邀)

中国激光 2024年第12期51卷 389-397页

作者：王鹤鸣辛晨张莉薛宇航吴东胡衍雷中国科学技术大学工程科学学院安徽合肥230026 香港中文大学机械与自动化工程学系中国香港999077 安徽庆宇光电科技有限公司安徽合肥230088

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键,然而,直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案化光束,使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且... 详细信息

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键,然而,直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案化光束,使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且沉积成对应的金属图案,成功实现了金,银两种贵金属的高效、大面积光刻沉积,且加工的结构具有优秀的表面质量和光学性质。这种加工方法速度快,条件温和,使用范围广,并且成本较低,为金属微纳结构的图案化制造提供了一种新的思路。

关键词：飞秒激光投影光刻增材制造光化学沉积微纳金属打印

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金属微纳结构的飞秒激光投影光刻（特邀）

中国激光 2024年第12期 397-405页

作者：王鹤鸣辛晨张莉薛宇航吴东胡衍雷中国科学技术大学工程科学学院香港中文大学机械与自动化工程学系安徽庆宇光电科技有限公司

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案化光束，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并... 详细信息

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案化光束，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且沉积成对应的金属图案，成功实现了金，银两种贵金属的高效、大面积光刻沉积，且加工的结构具有优秀的表面质量和光学性质。这种加工方法速度快，条件温和，使用范围广，并且成本较低，为金属微纳结构的图案化制造提供了一种新的思路。

关键词：飞秒激光投影光刻增材制造光化学沉积微纳金属打印

基于空间光调制器的飞秒激光双光子高效加工(特邀)

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中国激光 2024年第12期51卷 162-177页

作者：唐枫潘登俞飞黄锟境胡衍雷吴东李家文中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽合肥230026 安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室安徽合肥230601

基于非线性光学效应的飞秒激光双光子聚合加工技术可以突破光学衍射极限,从而实现复杂构型的三维微纳结构制备。近年来,研究者们将空间光调制器应用于飞秒激光双光子加工系统,改进了传统逐点扫描的加工方法,进一步提高了加工效率和加工... 详细信息

基于非线性光学效应的飞秒激光双光子聚合加工技术可以突破光学衍射极限,从而实现复杂构型的三维微纳结构制备。近年来,研究者们将空间光调制器应用于飞秒激光双光子加工系统,改进了传统逐点扫描的加工方法,进一步提高了加工效率和加工精度。综述了近年来国内外基于空间光调制器的飞秒激光双光子聚合加工技术的研究进展,主要论述了光场调制技术的发展过程和主要实现方法,包括基于迭代算法的全息加工、基于结构光场的全息加工、干涉全息加工以及时空聚焦高效加工等几个方面,分析了各种方法的优势与不足,并对其在各领域中的应用做出讨论。最后,探讨了该加工方法目前存在的问题,并对未来进行了展望。

关键词：飞秒激光双光子聚合空间光调制器迭代算法结构光场干涉加工

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金属微纳结构的飞秒激光投影光刻

中国激光 2024年

作者：王鹤鸣辛晨张莉薛宇航吴东胡衍雷香港中文大学机械与自动化工程学系中国科学技术大学工程科学学院安徽庆宇光电科技有限公司

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。本文利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且... 详细信息

金属薄膜的精密图案化是构建多种电子微纳器件的关键，然而，直接高效地制造大面积微纳金属图案结构仍极具挑战性。本文利用数字微镜器件将飞秒激光的光束调制成任意的二维图案，使用面型光场将金属溶液中的离子直接还原成纳米颗粒并且沉积成对应的金属图案。我们成功实现了金，银两种贵金属的高效、大面积光刻沉积，且加工的结构具有优秀的表面质量和光学性质。这种加工方法速度快，条件温和，使用范围广，同时成本较低，为金属微纳结构的图案化制造提供了一种新的思路。

关键词：飞秒激光投影光刻增材制造光化学沉积微纳金属打印

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基于空间光调制器的飞秒激光双光子高效加工

中国激光 2024年

作者：唐枫潘登俞飞黄锟境胡衍雷吴东李家文中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室

基于非线性光学效应的飞秒激光双光子聚合加工技术可以突破光学衍射极限，从而实现复杂构型的三维微纳结构制备。近年来，研究者们将空间光调制器应用于飞秒激光双光子加工系统，改进了传统逐点扫描的加工方法，进一步提高了加工效率和... 详细信息

基于非线性光学效应的飞秒激光双光子聚合加工技术可以突破光学衍射极限，从而实现复杂构型的三维微纳结构制备。近年来，研究者们将空间光调制器应用于飞秒激光双光子加工系统，改进了传统逐点扫描的加工方法，进一步提高了加工效率和加工精度。本文综述了近年来国内外基于空间光调制器的飞秒激光双光子加工的研究进展，主要论述了光场调制技术的发展过程和主要实现方法，包括基于迭代算法的全息加工、基于结构光场的全息加工、干涉全息加工以及时空聚焦高效加工几个方面，分析了各种方法的优势与不足，并对其在各领域的应用做出讨论。最后，本文探讨了该加工方法目前存在的问题，并对未来提出了展望。

关键词：飞秒激光双光子聚合空间光调制器迭代算法结构光场干涉加工

基于空间光调制器的飞秒激光双光子高效加工（特邀）

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中国激光 2024年第12期 170-185页

作者：唐枫潘登俞飞黄锟境胡衍雷吴东李家文中国科学技术大学精密机械与精密仪器系安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室

基于非线性光学效应的飞秒激光双光子聚合加工技术可以突破光学衍射极限，从而实现复杂构型的三维微纳结构制备。近年来，研究者们将空间光调制器应用于飞秒激光双光子加工系统，改进了传统逐点扫描的加工方法，进一步提高了加工效率和加工精度。综述了近年来国内外基于空间光调制器的飞秒激光双光子聚合加工技术的研究进展，主要论述了光场调制技术的发展过程和主要实现方法，包括基于迭代算法的全息加工、基于结构光场的全息加工、干涉全息加工以及时空聚焦高效加工等几个方面，分析了各种方法的优势与不足，并对其在各领域中的应用做出讨论。最后，探讨了该加工方法目前存在的问题，并对未来进行了展望。

关键词：飞秒激光双光子聚合空间光调制器迭代算法结构光场干涉加工

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水利工程中小型水库除险加固设计探讨

中国设备工程 2024年第17期 239-241页

作者：胡衍邱云强张松四川水晟工程建设有限公司四川成都610000 四川水利职业技术学院四川成都611830

水利工程作为区域饮水、灌溉、防洪、水力发电的重要工程,其安全、稳定运行对生产生活起到了积极的推动意义。因此,针对那些存在危险的中小型水库,要及时采取有效的加固防范措施,增加坝体结构的稳固性,确保水利工程的稳定运行。

关键词：水库水利工程中小型水库除险加固加固设计

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双层含骨基质骨器官芯片的构建

中华创伤杂志 2024年第1期40卷 20-28页

作者：张浩周晨阳胡衍陈晓王晓林苏佳灿上海交通大学医学院附属新华医院骨科上海200092 上海大学转化医学研究院上海200444 上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240

目的构建双层含骨基质骨器官芯片并用于体外模拟成骨细胞和破骨细胞分化,为抗骨质疏松药物开发提供新平台。方法使用WorkSoild软件制作双层双通道骨器官芯片设计图,利用光刻技术制备浇注母版。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,通过模具浇... 详细信息

目的构建双层含骨基质骨器官芯片并用于体外模拟成骨细胞和破骨细胞分化,为抗骨质疏松药物开发提供新平台。方法使用WorkSoild软件制作双层双通道骨器官芯片设计图,利用光刻技术制备浇注母版。以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为原料,通过模具浇注制备芯片主体。以牛皮质骨片为间隔,分隔培养室4个通道进出口采用储液柱封闭。芯片验证实验分为成骨、破骨诱导组和成骨、破骨对照组,成骨、破骨诱导组将小鼠胚胎成骨细胞前体细胞MC3T3-E1和小鼠巨噬细胞RAW264.7分别接种于芯片上,成骨诱导14 d,破骨诱导7 d。成骨、破骨对照组为不进行诱导的MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞。观察指标包括:(1)芯片外观及密封性:芯片制备完成后拍照观察外观并通过密封实验观察密封性能。(2)生物相容性:MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞接种于芯片培养3 d及培养1、3、5 d后,分别采用钙黄绿素乙酰氧基甲酯/碘化丙啶(AM/PI)染色和细胞增殖及毒性检测试剂盒(CCK-8)实验观察细胞存活情况。(3)成骨分化情况:对成骨诱导组细胞进行碱性磷酸酶(ALP)染色、茜素红染色观察成骨细胞诱导情况。收集成骨诱导组和成骨对照组细胞RNA,qPCR检测成骨细胞标志基因Runt相关转录因子2(RUNX2)、骨钙素(OCN)、Ⅰ型胶原(COL1A1)表达情况,观察成骨细胞分化程度和成骨能力。(4)破骨分化情况:对破骨诱导组细胞进行抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色观察破骨细胞分化情况。提取破骨诱导组和破骨对照组细胞RNA进行破骨分化基因qPCR,检测破骨细胞标志基因TRAP、组织蛋白酶K(CTSK)和树突状细胞特异性跨膜蛋白(DC-STAMP)表达水平。结果双层含骨基质骨器官芯片大小为3 cm×3 cm,整体透光,芯片系统结构对接紧凑,无渗液。钙黄绿素AM/PI染色结果显示,MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞培养3 d后,呈红色荧光死细胞极少。CCK-8实验结果显示,MC3T3-E1细胞和RAW264.7细胞培养5 d内,细胞活力均在90%以上,表明芯片生物相容性好,细胞可以正常存活并增殖。ALP染色和茜素红染色结果显示,成骨诱导14 d,成骨诱导组MC3T3-E1细胞成功分化为成骨细胞并产生钙化结节。qPCR结果显示,成骨诱导组MC3T3-E1细胞的RUNX2相对表达量为4.98±0.74,显著高于对照组的0.99±0.03(P<0.01);MC3T3-E1细胞的OCN相对表达量为7.98±0.76,显著高于对照组的1.00±0.06(P<0.01);MC3T3-E1细胞的COL1A1相对表达量为7.07±0.56,显著高于对照组的0.97±0.03(P<0.01)。TRAP染色结果显示,破骨诱导7 d,破骨诱导组RAW264.7细胞形成巨大的多核破骨细胞,破骨细胞表达大量TRAP蛋白。qPCR检测结果显示,破骨诱导组RAW264.7细胞的TRAP相对表达量为3.35±0.37,显著高于对照组的1.01±0.06(P<0.01);RAW264.7细胞的CTSK相对表达量为3.46±0.79,显著高于对照组的1.01±0.05(P<0.01);RAW264.7细胞的DC-STAMP相对表达量为1.92±0.12,显著高于对照组的0.98±0.08(P<0.01)。结论双层含骨基质骨器官芯片结构紧凑,可长期体外培养,生物相容性好,可进行成骨和破骨细胞分化诱导,有望为骨质疏松机制探究和药物筛选提供新的研究平台。

关键词：骨质疏松类器官骨重建成骨细胞破骨细胞器官芯片

基于率相关改进桥联模型的CFRP材料动态力学性能研究

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兵器装备工程学报 2024年第3期45卷 190-199页

作者：周佳伦刘柳吴闻酉侯许佳胡衍东皮爱国北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室北京100081 郑州航空工业管理学院郑州450046

桥联模型在预测CFRP材料静态力学性能上具有较高的精度,但目前鲜有基于桥联模型描述CFRP材料动态力学性能的报道。基于此,采用考虑应变率效应的本构方程与强度准则改进桥联模型。利用文献实验数据对改进后的模型进行了确认,针对侵彻弹... 详细信息

桥联模型在预测CFRP材料静态力学性能上具有较高的精度,但目前鲜有基于桥联模型描述CFRP材料动态力学性能的报道。基于此,采用考虑应变率效应的本构方程与强度准则改进桥联模型。利用文献实验数据对改进后的模型进行了确认,针对侵彻弹使用环境,设计制备了CFRP层合结构并进行SHPB动态实验。理论预估模量与实验结果基本一致,理论强度值高于实验值约7%,由此校验了相关改进桥联模型在动载环境下的适用性。结合课题组已有的CFRP壳体侵彻试验结果,进一步验证了该理论模型可用于CFRP材料在冲击载荷下的性能预测。进一步的试验结果细观分析和数值模拟研究表明,X方向试样的动态破坏模式以层间分层为主,而Y方向则以纤维的压缩破坏与基体的剪切破坏为主。为CFRP材料用于抗冲击等动态载荷下的力学行为预测提供了一种可行的分析手段。

关键词： CFRP 桥联模型动态压缩冲击破坏机理