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针对半导体气体传感器的电信号采集装置

传感器与微系统 2024年第1期43卷 88-90,98页

作者：段奇王宇轩李栋辉刘东明韩丹桑胜波微纳传感与人工智能感知山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024

针对半导体气体传感器对环境敏感、电阻跨度大的特性,设计了一种针对半导体气体传感器灵敏度高、体积小、适用性广的电信号采集装置。采用多档位分压法实现对欧姆(Ω)至吉欧姆(GΩ)范围的电阻测量,通过滤波与温湿度补偿消除物理、温湿... 详细信息

针对半导体气体传感器对环境敏感、电阻跨度大的特性,设计了一种针对半导体气体传感器灵敏度高、体积小、适用性广的电信号采集装置。采用多档位分压法实现对欧姆(Ω)至吉欧姆(GΩ)范围的电阻测量,通过滤波与温湿度补偿消除物理、温湿度干扰;同时装置具有本地报警、上位机报警、气室等设计。本文装置实现了半导体气体传感器的精确测量,同时设计集成电路,将传感器封装为可实际应用系统,采用国产EDA与核心芯片设计,有效填补了该领域的空白。

关键词：半导体气体传感器嵌入式大电阻测量

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基于纳秒激光诱导等离子体辅助烧蚀的玻璃表面金属化实验研究

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实验技术与管理 2023年第2期40卷 14-19,47页

作者：姜长城何林姜志康冯万欣林新贵易根苗梁良华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641 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广州510641 广州番禺职业技术学院智能制造学院广东广州511483

由于激光诱导等离子体辅助烧蚀(LIPAA)在玻璃表面金属化加工中具有经济、环境友好且高效的特点,该文研究了在纳秒激光下以金属铜作为牺牲靶材,于玻璃基板上采用LIPAA工艺实现直接平面金属化的可行性。为此,对逐行扫描LIPAA制备的玻璃基... 详细信息

由于激光诱导等离子体辅助烧蚀(LIPAA)在玻璃表面金属化加工中具有经济、环境友好且高效的特点,该文研究了在纳秒激光下以金属铜作为牺牲靶材,于玻璃基板上采用LIPAA工艺实现直接平面金属化的可行性。为此,对逐行扫描LIPAA制备的玻璃基板上平面金属层的形态和化学成分进行了详细表征;进一步,结合扫描电子显微镜及X射线能谱分析仪对试件在不同激光扫描速度、线间距、激光功率及频率下金属化的表面形貌演变进行了深入分析,揭示了以上加工参数对玻璃表面金属化覆盖率及形貌的影响规律。实验结果表明,当激光功率为20 W,激光频率为20 kHz,激光扫描线间距为2.5μm,扫描速度为300 mm/s时,玻璃表面的金属化可实现全区域覆盖且厚度适中。

关键词：激光诱导等离子体辅助烧蚀表面金属化纳秒激光玻璃

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耐久可拉伸超疏水材料的构建及应用研究进展

材料工程 2023年第1期51卷 76-84页

作者：华江龙江琦华南理工大学化学与化工学院广州510641

可拉伸超疏水材料能大幅度提升疏水材料的力学性能,在未来科技产品中应用潜力极大。可拉伸超疏水材料制备方法分为弹性材料的使用、可拉伸结构的设计、弹性材料与可拉伸结构的结合。本文分析了各类制备方法的原理及优缺点,总结了提高可... 详细信息

可拉伸超疏水材料能大幅度提升疏水材料的力学性能,在未来科技产品中应用潜力极大。可拉伸超疏水材料制备方法分为弹性材料的使用、可拉伸结构的设计、弹性材料与可拉伸结构的结合。本文分析了各类制备方法的原理及优缺点,总结了提高可拉伸超疏水材料耐久性的有效措施,阐述了可拉伸超疏水材料在柔性传感器、新兴电子设备、医疗防护、液相混合物纯化、微液滴控制领域的应用原理及特点。现有可拉伸超疏水材料尚面临耐久性能不足、制备成本高、工艺复杂等问题,研究应聚焦于材料体系的进一步开发、拉伸原理的完善以及新技术新工艺的引入。未来的发展方向是轻薄、柔性、绿色环保、智能化和精细化。

关键词：超疏水性可拉伸耐久性制备方法可拉伸结构

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聚丙烯腈自发电水凝胶用于柔性传感

中国科学：化学 2022年第3期52卷 494-503页

作者：邓伟成涂凌杰付如民田雨管幼钧康新昌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

水凝胶传感器已成功在生物学和电子产品之间实现了无缝结合,但这些材料通常具有机械性能差、需要外部电源或电池等问题.本文以聚乙烯醇(PVA)、丙烯腈(AN)、对苯乙烯磺酸钠(NaSS)、丙烯酰胺(AAm)为原料, N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为... 详细信息

水凝胶传感器已成功在生物学和电子产品之间实现了无缝结合,但这些材料通常具有机械性能差、需要外部电源或电池等问题.本文以聚乙烯醇(PVA)、丙烯腈(AN)、对苯乙烯磺酸钠(NaSS)、丙烯酰胺(AAm)为原料, N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂制备了一种基于聚丙烯腈的自发电水凝胶(PVA-PAN).通过红外光谱、力学性能测试、力电响应性能测试对其进行性能表征,研究结果表明PAN链间的偶极相互作用和PVA与PAN链段间的氢键作用促进PAN向平面之字形构象转移,水凝胶的最大压电系数d_(33)为32 p/CN,具有与皮肤相类似的杨氏模量值(0.08~5.49 MPa)和良好的延展性(97%~408%).由于应力诱导的极化效应,该自发电水凝胶能够产生约60 mV的电信号输出.通过V-T曲线表明该水凝胶可以通过电压信号的变化精确地检测人体的各种活动(如关节的运动、步频等).本研究制备的自发电水凝胶传感器具有易制备、低成本、高弹性、自发电等优点,为其应用在人造皮肤、人体健康检测以及医疗诊断等领域提供了一定的理论指导依据.

关键词：水凝胶丙烯腈压电性传感器

纳秒激光诱导等离子体辅助烧蚀的玻璃表面金属化图案电路研究

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有色金属工程 2023年第4期13卷 13-19页

作者：易根苗林新贵何林梁良姜长城江鲲广州番禺职业技术学院智能制造学院广州511483 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641 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州510641

激光诱导等离子体辅助烧蚀(LIPAA)在玻璃表面金属化制备中具有经济、环境友好且高效的优点,本文研究在纳秒激光下以金属铜作为牺牲靶材于玻璃基板上采用LIPAA工艺实现金属化图案电路的可行性。为此,首先对逐行扫描LIPAA制备的玻璃基板... 详细信息

激光诱导等离子体辅助烧蚀(LIPAA)在玻璃表面金属化制备中具有经济、环境友好且高效的优点,本文研究在纳秒激光下以金属铜作为牺牲靶材于玻璃基板上采用LIPAA工艺实现金属化图案电路的可行性。为此,首先对逐行扫描LIPAA制备的玻璃基板上金属化图案电路的导电性能进行详细探讨。针对氧化致其导电率下降的弊端,进一步采用氢气还原对其进行后处理优化,并结合扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)对电路性能进行分析,揭示了纳秒激光LIPAA方法制备的玻璃金属化图案电路表面的形貌特征及电阻率的变化规律。结果表明,通过激光图案化去除工艺对玻璃表面金属层进行直接烧蚀,可以在玻璃表面制备精细图案化电路。同时,采用化学氢气还原法可克服金属层氧化严重影响电路电阻率这一弊端。化学氢气还原后的平均电阻率仅为8.18×10^(-7)Ω·m,大幅地提升了玻璃表面图案化电路的导电性,具有广阔的应用前景。

关键词：激光诱导等离子体辅助烧蚀表面金属化电路导电性

送粉式激光增材和铣削减材复合制造316L不锈钢的表面质量及力学性能

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激光与光电子学进展 2022年第1期59卷 260-266页

作者：陈峰宋长辉杨永强魏宏鸣周恒华南理工大学机械与汽车工程学院广东广州510641

为了研究送粉式激光增材和铣削减材复合制造零件的表面质量及力学性能,以316L不锈钢粉末为原料,通过"增材-减材-增材-减材"交替循环的方式进行样件的制造,并对其表面粗糙度、显微硬度和力学性能进行分析测试。结果表明:送粉式激光增材... 详细信息

为了研究送粉式激光增材和铣削减材复合制造零件的表面质量及力学性能,以316L不锈钢粉末为原料,通过"增材-减材-增材-减材"交替循环的方式进行样件的制造,并对其表面粗糙度、显微硬度和力学性能进行分析测试。结果表明:送粉式激光增材和铣削减材复合制造样件的表面粗糙度随着铣削速度的增大而下降,随着每齿进给量的增加而增大;送粉式激光增材和铣削减材复合制造样件的表面粗糙度较传统工艺生产的基板试样更低,显微硬度较增材制造样件和锻造件更高,抗拉强度和屈服强度比增材制造样件分别提高了5%和60.5%,但断后伸长率却有所降低。送粉式激光增材和铣削减材复合制造技术能够制造出具有高表面质量和优良力学性能的零件,可直接应用于316L不锈钢轮胎模具等零件的制造。该技术充分融合了增材制造的高材料利用率、高自由度以及减材制造的高精度、高表面质量优势,可以获得结构复杂、形状精度和表面质量高的零件。

关键词：激光技术激光定向能量沉积铣削加工复合制造 316L不锈钢表面质量力学性能

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钙钛矿铁电材料光电化学性能调控策略

功能材料 2022年第5期53卷 5066-5073页

作者：张哲琨黎昌昊李扬帆于鹏宁成云华南理工大学材料科学与工程学院广东省金属材料表面功能化工程技术研究中心生物医用材料与工程教育部重点实验室人体组织功能重建省部共建协同创新中心广州510006 国家人体组织功能重建工程技术研究中心广州510006 中新国际联合研究院广州510006

钙钛矿铁电材料晶体的正负电荷中心不重合引起其内部自发极化产生内建电场,利于光激发载流子的传输与分离。然而钙钛矿铁电材料多属于宽带隙半导体,存在光生电子空穴易复合问题,因此调控其光电化学性能是研究热点。介绍了元素掺杂与取... 详细信息

钙钛矿铁电材料晶体的正负电荷中心不重合引起其内部自发极化产生内建电场,利于光激发载流子的传输与分离。然而钙钛矿铁电材料多属于宽带隙半导体,存在光生电子空穴易复合问题,因此调控其光电化学性能是研究热点。介绍了元素掺杂与取代、表面贵金属沉积、半导体异质结构建和多机制耦合等调控钙钛矿铁电材料光电化学性能的原理与进展。重点关注了近年来该材料在光催化降解污染物、光催化制氢和光电化学分解水制氢等应用现状。

关键词：钙钛矿铁电材料光电化学

GaN基薄膜LED倒装芯片表面结构设计及光萃取效率研究

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发光学报 2017年第3期38卷 338-346页

作者：齐赵毅胡晓龙王洪华南理工大学广东省光电工程技术研究开发中心广东广州510640 华南理工大学电子与信息学院广东广州510640

利用FDTD方法研究具有表面微纳结构氮化镓基倒装薄膜LED芯片的光萃取效率。通过优化表面结构并研究了器件的光萃取效率随p-Ga N层厚的变化。研究发现,具有表面光子晶体和六棱锥结构的器件的光萃取效率最大值比无表面微结构器件分别提高... 详细信息

利用FDTD方法研究具有表面微纳结构氮化镓基倒装薄膜LED芯片的光萃取效率。通过优化表面结构并研究了器件的光萃取效率随p-Ga N层厚的变化。研究发现,具有表面光子晶体和六棱锥结构的器件的光萃取效率最大值比无表面微结构器件分别提高了56%和97%。尽管两种表面结构都能有效提高器件的光萃取效率,然而采用光子晶体的方案对p-Ga N厚度和腔长要求极为苛刻。采用六棱锥结构则不仅可以获得更高的光萃取效率,并且还将大大降低实验上材料外延生长及器件制备的难度。

关键词：倒装薄膜LED FDTD 光萃取效率光子晶体六棱锥

硅掺杂无氢非晶碳膜的HiPIMS/DCMS共沉积制备及其高温摩擦学性能

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摩擦学学报 2023年第4期43卷 385-396页

作者：李海潮苏峰华陈彦军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械与电子学院广东广州510430

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)共沉积技术制备了不同硅原子含量的无氢Si-DLC薄膜,利用高温摩擦试验机对比考察了不同Si原子含量的Si-DLC(硅掺杂类金刚石)薄膜在25~500℃下的摩擦学性能,并通过Raman及XPS等测试方... 详细信息

采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)和直流磁控溅射(DCMS)共沉积技术制备了不同硅原子含量的无氢Si-DLC薄膜,利用高温摩擦试验机对比考察了不同Si原子含量的Si-DLC(硅掺杂类金刚石)薄膜在25~500℃下的摩擦学性能,并通过Raman及XPS等测试方法分析了Si原子含量对薄膜微观结构的影响以及摩擦前后薄膜化学组成和结构变化.探讨了Si-DLC在高温下的摩擦磨损机理.结果表明:Si-DLC薄膜呈现出致密的非晶结构.随着Si原子含量的增加,薄膜中sp3-C的含量增加.掺入的Si形成C-Si-O与C-Si-C键.Si-C键的形成使薄膜的内应力降低,薄膜的膜基结合力增加.摩擦测试表明:室温下,转移膜的形成有助于降低Si-DLC薄膜的摩擦系数.高温下,Si-C键增加了薄膜的高温稳定性,摩擦区域部分Si-C键氧化为Si-O-C键,使薄膜的摩擦系数与磨损率同时降低.

关键词： Si-DLC薄膜高功率脉冲磁控溅射高温摩擦学性能摩擦机理