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面向高密度柔性集成电路封装基板的精密视觉检测算法

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控制理论与应用 2024年第7期41卷 1255-1263页

作者：胡跃明黄丹于永兴罗家祥华南理工大学自动化科学与工程学院精密电子制造装备教育部工程研究中心/广东省高端芯片智能封测装备工程实验室广东广州510640 华北电力大学自动化系河北保定071066 广州现代产业技术研究院广东省先进封装测试工程技术研究中心广东广州510640 华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640

高密度柔性集成电路(IC)封装基板是电子组件的核心载体,其制造过程中的刻蚀、显影等工艺需要严格的品质控制.本文开发了一种融合金相显微镜与工业相机的成像视觉检测系统,用于柔性IC封装基板的图像采集与品质控制.针对显微成像视野小、... 详细信息

高密度柔性集成电路(IC)封装基板是电子组件的核心载体,其制造过程中的刻蚀、显影等工艺需要严格的品质控制.本文开发了一种融合金相显微镜与工业相机的成像视觉检测系统,用于柔性IC封装基板的图像采集与品质控制.针对显微成像视野小、易离焦等问题,提出了一种基于中值的三元模式局部纹理快速自动对焦算法.此外,针对高倍镜下柔性IC封装氧化缺陷分布不均匀问题,引入微分几何工具,利用曲率等几何特征提出了一种基于动态曲线演化的高精度表面氧化分布特征检测模型.通过定性与定量的实验研究,验证了两种算法在快速性和高精度方面的优越性能.

关键词：柔性IC封装基板品质控制外观视觉检测自动对焦检测算法微分几何

Al_(2)O_(3)改性等离子喷涂-物理气相沉积热障涂层的异物损伤行为及失效机理

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第7期34卷 2289-2303页

作者：王梓帆范佳锋康楷雯吴健刘敏周克崧张乾张志波李小强张小锋西安理工大学应用化学系西安710048 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室广州510650 华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广东省先进金属材料制造与成型重点实验室广州510640

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)热障涂层的耐冲蚀性能,采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al_(2)O_(3)。系统研究热... 详细信息

由外来异物损伤引起的颗粒冲蚀是制约热障涂层使用寿命的重要因素。为了提高等离子喷涂-物理气相沉积(PS-PVD)热障涂层的耐冲蚀性能,采用磁控溅射和真空热处理在PS-PVD喷涂的7YSZ热障涂层表面制备一层致密的α-Al_(2)O_(3)。系统研究热障涂层的异物损伤行为,并采用第一性原理计算对α-Al_(2)O_(3)/c-ZrO_(2)界面进行研究。结果表明,PS-PVD、大气等离子喷涂(APS)和电子束-物理气相沉积(EB-PVD)热障涂层的冲蚀质量损失率分别为324、248和139μg/g,而Al_(2)O_(3)改性的PS-PVD热障涂层的冲蚀质量损失率降至199μg/g。此外,在Al_(2)O_(3)/ZrO_(2)-O的顶部构型模型中观察到的界面结合能最高(3.88 J/m^(2)),远高于ZrO_(2)/Ni(2.011 J/m^(2)),使界面结合性能得以提高。

关键词：热障涂层等离子喷涂-物理气相沉积 Al_(2)O_(3)改性外来异物损伤第一性原理

Al−Si−Fe−Mn合金熔体保温过程中富铁相的三维形态特征和生长行为

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Transactions of Nonferrous Metals Society of China 2024年第6期34卷 1745-1758页

作者：宋东福赵愈亮贾义旺李新涛周楠郑开宏张卫文广东省科学院新材料研究所广东省金属强韧化技术与应用重点实验室广州510650 华南理工大学金属材料近净成形国家工程技术研究中心广州510641 东莞理工大学机械工程学院东莞523808 贵州大学材料与冶金学院贵阳550025 江西寰球新材料科技有限公司上饶334499

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热力学计算和同步辐射X射线成像技术研究Al−7.0Si−1.0Fe−1.2Mn合金熔体保温过程中富铁相的形态演变和生长行为。结果表明,随着保温温度的降低,富铁相的形态由粗大的星形和多边形状转变成细小的汉... 详细信息

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、热力学计算和同步辐射X射线成像技术研究Al−7.0Si−1.0Fe−1.2Mn合金熔体保温过程中富铁相的形态演变和生长行为。结果表明,随着保温温度的降低,富铁相的形态由粗大的星形和多边形状转变成细小的汉字状以及汉字和多边形的耦合结构。富铁相的三维形貌显示,星形富铁相由多个多分支的初生相和衍生的不规则次生相组成;耦合结构由多面体和枝晶组成;单一汉字相则由枝晶组成。随着保温温度的降低,富铁相的数量、体积分数以及最大富铁相的体积和连通性显著降低。原位同步辐射X射线结果显示,在凝固过程中形成了两类初生富铁相,其中尺寸较小的初生富铁相保留在熔体中,并成为耦合共晶结构富铁相的形核质点。

关键词：保温温度 Al−Si合金富铁相 3D形态演变同步辐射X射线

掺硅类金刚石薄膜的HiPIMS-MFMS共沉积制备及其高温摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第1期44卷 18-29页

作者：陈彦军苏峰华孙建芳陈泽达林松盛李助军华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510640 广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东广州510650 广东省现代表面工程技术重点实验室广东广州510650 广州铁路职业技术学院机电工程学院广东广州510430

元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)... 详细信息

元素掺杂是提高类金刚石(DLC)薄膜高温耐摩擦性能的重要途径.本文中采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和中频磁控溅射(MFMS)复合技术在304不锈钢表面沉积具有不同Si含量的掺硅类金刚石(Si-DLC)薄膜,利用原子力显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、纳米压痕和UMT-TriboLab摩擦试验机等系统分析了Si含量对Si-DLC薄膜的结构、力学性能及不同温度下的摩擦学性能的影响,重点探讨了Si-DLC薄膜在高温下摩擦磨损机制.结果表明:Si-DLC薄膜中Si以四面体碳化硅的形式随机分布于无定型DLC基体中,增强薄膜的韧性.同时,Si掺杂使DLC薄膜向金刚石结构发生转变并显著提高了薄膜的硬度.摩擦结果表明,当Si原子分数为15.38%时,Si-DLC薄膜在常温下的摩擦系数和磨损率最低,同时该薄膜在300℃下能维持在较低的摩擦系数(约0.1),主要是由于Si-DLC薄膜中的四面体碳化硅结构能够提升sp^(3)键的稳定性.此外,Si-DLC薄膜中的Si在高温摩擦时会在对偶球表面形成1层SiO_(2)保护层,减缓Si-DLC薄膜和过渡层的氧化,使得薄膜能够在高温下持续润滑.当Si含量进一步增加时,Si-DLC薄膜的力学性能显著提升,然而其摩擦学性能发生明显降低,主要是当DLC薄膜中的硅含量过高时,大气环境下的高温摩擦使得薄膜内的氧化加剧,过量氧化硅的生成破坏了薄膜结构从而导致摩擦性能下降.

关键词：高功率脉冲磁控溅射类金刚石薄膜元素掺杂高温摩擦磨损

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Mg对Al-22Si-10Ni合金组织和热学性能的影响

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铸造 2024年第2期73卷 174-179页

作者：李鹏宇张瑜璐李乙庚隋明冉南邵骏杜军华南理工大学材料科学与工程学院广东广州510640

Al-22Si-10Ni合金具有较高的导热性和较低的热膨胀特性,但硬度偏低,对其进行Mg合金化,研究Mg对该合金凝固组织和热学性能的影响。研究显示,Mg的加入主要影响合金的末期凝固进程,合金凝固末期反应由Al-Si-Al3Ni三元共晶反应向Al-Si-Mg2S... 详细信息

Al-22Si-10Ni合金具有较高的导热性和较低的热膨胀特性,但硬度偏低,对其进行Mg合金化,研究Mg对该合金凝固组织和热学性能的影响。研究显示,Mg的加入主要影响合金的末期凝固进程,合金凝固末期反应由Al-Si-Al3Ni三元共晶反应向Al-Si-Mg2Si三元共晶反应转变;热处理促进Mg_(2)Si析出,少量Mg加入后Al-22Si-10Ni合金的热导率小幅上升,继续添加Mg后,热导率出现下降;Mg对合金热膨胀系数影响较小,可显著提升合金的硬度。Al-22Si-10Ni-0.5Mg合金表现出优异的综合性能,其室温热导率130.3 W/(m·K),25~100℃范围内平均热膨胀系数为13×10^(-6)/K,硬度达到HV144,性能较为接近喷射沉积制备的高含量Al-50Si合金,具有成为电子封装用材料的潜能。

关键词： Al-22Si-10Ni合金凝固特性热导率热膨胀系数硬度

聚乙烯醇/聚乙烯亚胺基双网络导电复合水凝胶的制备及传感应用

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中国科学：化学 2024年第7期54卷 1107-1116页

作者：王子琦向楚阳钟彦庚辰刘明杰付如民周蕾谭帼馨广东工业大学轻工化工学院广州510006 华南理工大学材料科学与工程学院国家人体组织功能重建工程技术研究中心广州510006 广州医科大学附属第三医院脊柱外科广州510145

聚乙烯醇(PVA)基导电水凝胶在人体健康监测、软机器人、柔性可穿戴电子设备等领域的研究受到广泛关注.本工作将聚吡咯@聚多巴胺纳米粒子(PPy@PDA NPs)分散在聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯亚胺(PEI)预凝胶溶液中,通过冻融循环法制备聚乙烯醇/聚... 详细信息

聚乙烯醇(PVA)基导电水凝胶在人体健康监测、软机器人、柔性可穿戴电子设备等领域的研究受到广泛关注.本工作将聚吡咯@聚多巴胺纳米粒子(PPy@PDA NPs)分散在聚乙烯醇(PVA)/聚乙烯亚胺(PEI)预凝胶溶液中,通过冻融循环法制备聚乙烯醇/聚乙烯亚胺/聚吡咯@聚多巴胺纳米粒子导电复合水凝胶(PPN).研究结果表明, PPN具有优秀的机械性能,其断裂应变为507%,最大拉伸强度为158.59 kPa,对于皮肤有着良好的黏附性能,黏附强度为21.49 kPa,PPN最大电导率为0.28 S/m,并且具有优秀的生物相容性,通过?R/R0-t曲线证明该水凝胶可以用于检测人体运动信号与信号输入. PPN水凝胶在柔性传感领域有着良好的应用前景.

关键词：水凝胶聚乙烯醇聚吡咯传感器

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具有可编程形状变形的热响应超分子水凝胶

中国科学：化学 2024年第2期54卷 267-276页

作者：向楚阳付如民田雨康新昌管幼钧李潼林烨莹刘明杰钟彦庚辰周蕾谭帼馨广东工业大学轻工化工学院应用化学系广州510006 华南理工大学材料科学与工程学院国家人体组织功能重建工程技术研究中心广州510641 广州医科大学附属第三医院脊柱外科广州510145

形状记忆水凝胶(SMHs)作为一种智能软材料备受关注.目前复杂的制备工艺和缓慢单一的形状变形阻碍了其在智能柔性驱动器中的应用.本研究以丙烯酰胺(AAm)、α-甲基丙烯酸(MAA)、丙烯腈(AN)为原料,N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TEMED)为促进剂... 详细信息

形状记忆水凝胶(SMHs)作为一种智能软材料备受关注.目前复杂的制备工艺和缓慢单一的形状变形阻碍了其在智能柔性驱动器中的应用.本研究以丙烯酰胺(AAm)、α-甲基丙烯酸(MAA)、丙烯腈(AN)为原料,N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TEMED)为促进剂,利用氢键和偶极-偶极相互作用的协同效应,简单自由基聚合方法构建了热响应形状记忆超分子水凝胶(P(AMA)).研究结果表明,水凝胶具有高韧性(1.11±0.06 MJ/m^(3)),高拉伸强度(0.22±0.02 MPa)和超过1000%的应变.可逆物理交联点的解离和重建赋予了水凝胶优异的热响应形状记忆行为:在10℃条件下5 min即可固定为临时形状,并在37℃条件下10 s内恢复原始形状.本研究构建的P(AMA)形状记忆超分子水凝胶具有易制备、低成本、坚韧和可编程形状变形等优点,在柔性驱动器、软机器人和电子皮肤等领域具有良好的应用前景.

关键词：超分子水凝胶丙烯腈热响应形状记忆

冷喷涂CoNiCrAlY涂层的高温硬度及摩擦磨损性能研究

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热加工工艺 2024年

作者：孙训东孙文黄继波黄仁忠郑志刚江柱中云海涛汪云程广东省科学院新材料研究所现代材料表面工程技术国家工程实验室广东省现代表面工程技术重点实验室华南理工大学材料科学与工程学院中国航发南方工业公司

研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术，使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层，并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构... 详细信息

研究冷喷涂制备的CoNiCrAlY涂层的显微组织以及高温条件下涂层的硬度和摩檫学性能。采用高压冷喷涂技术，使用氦气制备了CoNiCrAlY涂层，并在1080℃真空环境下热处理4 h。采用光学显微镜、扫描电子显微镜对真空热处理前后涂层组织结构及孔隙率进行了表征。分析了热处理后涂层的高温硬度和高温摩檫学性能。结果表明：冷喷涂可制备界面结合良好、组织致密的CoNiCrAlY涂层，涂层孔隙率约为0.3%，硬度约为600 HV0.3；真空扩散热处理可以有效降低涂层的孔隙率和显微硬度；随着测试温度的升高（800、900和1000℃），涂层的显微硬度逐渐降低；随着测试温度的升高，涂层的摩擦系数与磨损率也逐渐降低。因此，该涂层具有良好的高温耐磨性。

关键词：高压冷喷涂 CoNiCrAlY涂层显微组织高温硬度高温摩擦磨损

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纳米纤维素基材料在柔性电子器件中的应用

包装工程 2024年第1期45卷 40-53页

作者：熊鑫宁洪龙方志强苏国平黎振超刘贤哲姚日晖彭俊彪华南理工大学材料科学与工程学院广州510641 华南理工大学发光材料与器件国家重点实验室广州510641 华南理工大学轻工科学与工程学院广州510641 华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广州510641 广东风华高新科技股份有限公司新型电子元器件关键材料与工艺国家重点实验室广东肇庆526060 五邑大学应用物理与材料学院柔性传感材料与器件研究开发中心广东江门529020

目的由于纳米纤维素基材料良好的柔韧性、热力学性能和高透明度,近年来在柔性电子产品中引起越来越多的关注。通过综述该领域的研究进展,将有助于研究人员更高效地开展研究。方法综述3类纳米纤维素的制备方法及将纳米纤维素基材料应用... 详细信息

目的由于纳米纤维素基材料良好的柔韧性、热力学性能和高透明度,近年来在柔性电子产品中引起越来越多的关注。通过综述该领域的研究进展,将有助于研究人员更高效地开展研究。方法综述3类纳米纤维素的制备方法及将纳米纤维素基材料应用在柔性电子产品中的研究进展。分别阐述纳米纤维素基材料应用于器件柔性衬底及绝缘材料的研究实例,并讨论纳米纤维素在各种应用方向中的优势以及存在的问题,最后对材料的未来应用前景进行展望。结论纳米纤维素是天然纤维素与纳米技术结合的产物,可主要划分为纤维素纳米纤丝、纤维素纳米晶以及细菌纤维素3类。近年来,纳米纤维素基材料作为电子器件柔性衬底、绝缘材料等研究均有许多成果问世。虽然纳米纤维素基电子器件的开发还主要停留在实验室阶段,但是与传统的石油化工产品相比,纳米纤维素具有原材料丰富、环保可降解等优点。对纳米纤维素基新型材料的开发利用,有助于解决人类社会中日益严重的电子垃圾问题。

关键词：纳米纤维素柔性电子可再生绝缘层

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