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光镊捕获和操控尺度极限的进展

物理化学学报 2024年第1期40卷 3-19页

作者：霍春安邱圣杰梁青满耿碧君雷志超王干邹玉玲田中群杨扬厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院固体表面物理化学国家重点实验室福建厦门361005

光镊技术能够实现对介观乃至微观颗粒的稳定捕获和灵活操控,是对微纳物体和单个分子施加力并观测其响应的理想操控手段。受限于光的衍射极限,传统光镊难以实现对100 nm以下物体的捕获和操控。研究者们通过开发特殊的材料和结构,将它们... 详细信息

光镊技术能够实现对介观乃至微观颗粒的稳定捕获和灵活操控,是对微纳物体和单个分子施加力并观测其响应的理想操控手段。受限于光的衍射极限,传统光镊难以实现对100 nm以下物体的捕获和操控。研究者们通过开发特殊的材料和结构,将它们与传统光镊技术结合,不断突破其在小尺度物体的捕获和操控极限。本文主要综述了近年来光镊的不同技术路线在突破捕获操控极限的研究进展,以及其在物理化学领域中的应用,并对其发展和应用进行展望。

关键词：光镊单分子捕获尺寸微尺度操控等离激元固液界面

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虚拟TCP设置及其在机器人数字化编程与加工中的应用

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机床与液压 2024年第17期52卷 23-27页

作者：林长鸿夏子瑜孙健冬黄沅松席文明厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

数字化制造中,机器人加工装备在数字化空间中实现轨迹生成、优化和加工仿真,需要利用TCP坐标系对轨迹进行转换并实现与实际加工一致的轨迹运动仿真,提高加工精度。当机器人采用工件在手的作业方式时,其TCP坐标系和轨迹点同时处于机器人... 详细信息

数字化制造中,机器人加工装备在数字化空间中实现轨迹生成、优化和加工仿真,需要利用TCP坐标系对轨迹进行转换并实现与实际加工一致的轨迹运动仿真,提高加工精度。当机器人采用工件在手的作业方式时,其TCP坐标系和轨迹点同时处于机器人末端,无法驱动机器人运动。通过设置虚拟TCP坐标系并利用虚拟TCP坐标系与轨迹点重合的约束条件,统一工件在手和工具在手的轨迹转换方法。在运行轨迹点时,机器人的TCP坐标系依次与转换后的轨迹点重合,保证仿真过程与机器人实际加工过程的一致。通过设置多个虚拟TCP坐标系,可以对相同轨迹点进行复用,提高编程效率。为验证虚拟TCP坐标系设置的正确性,分别在机器人铣削和磨削加工的数字化空间中设置虚拟TCP坐标系,通过对实际产品的加工,验证了两个空间中轨迹运行的一致性。通过调整数字化空间中的虚拟TCP位置,其磨削精度可以达到0.15 mm。

关键词：数字化空间虚拟TCP坐标系轨迹转换机器人加工

直线共轭内啮合齿轮泵集中参数法建模与激振源研究

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农业机械学报 2024年第6期55卷 434-441页

作者：盛精朱少辉叶绍干陈鼎赵守军刘会祥厦门理工学院机械与汽车工程学院厦门361024 厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院厦门361021 北京精密机电控制设备研究所北京100076

直线共轭内啮合齿轮泵作为高效且静谧性能良好的动力元件,在电静压作动系统得到广泛应用。本文采用集中参数法建立直线共轭内啮合齿轮泵仿真模型。建立了实验平台,对直线共轭内啮合齿轮泵进出口压力脉动进行了测试。分析了直线共轭内啮... 详细信息

直线共轭内啮合齿轮泵作为高效且静谧性能良好的动力元件,在电静压作动系统得到广泛应用。本文采用集中参数法建立直线共轭内啮合齿轮泵仿真模型。建立了实验平台,对直线共轭内啮合齿轮泵进出口压力脉动进行了测试。分析了直线共轭内啮合齿轮泵在吸排油区的压力脉动、齿腔内压力分布以及齿轮和齿圈在x轴和y轴方向的径向力等激振源。研究结果表明:所建立的直线共轭内啮合齿轮泵集中参数模型具有良好的精度和可靠性;齿轮和齿圈径向力随偏转角周期变化,在x轴方向,齿轮所受到的径向力指向低压区,齿圈受到的径向力指向高压区。在y轴方向,齿轮和齿圈所受到的径向力在正负之间波动。齿轮和齿圈所受径向力在x轴方向的基频幅值均小于其在y轴方向的基频幅值;困油现象会导致齿腔压力略微升高。研究结果为直线共轭内啮合齿轮泵的优化设计和振动噪声分析提供了参考。

关键词：直线共轭内啮合齿轮泵集中参数法压力脉动径向力激振源

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机器人加工误差分析及提高加工精度的方法

工具技术 2024年第4期58卷 135-140页

作者：孙健冬席文明黄沅松厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建省厦门市361005

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响... 详细信息

机器人本体误差和工具误差最终都传递到工具末端形成加工误差,为提高加工精度,对机器人本体进行各类误差的解耦标定,再标定安装于机器人末端的工具。利用轴旋转法对机器人本体进行标定,并分析初始零位值对机器人几何参数标定精度的影响。采用新MDH法建立运动学模型,对位置和姿态关节进行解耦,利用解析法求取位置关节角,用牛顿迭代法求取姿态关节角。在工具标定时,建立机器人加工装备的数字化模型,利用实际装备与数字化装备的映射一致性,求取工具的安装与制造误差。采用新MDH法可方便设置基坐标系,易于计算初始零位值。实验结果表明,初始零位值补偿后,机器人本体和工具标定后的轨迹精度可以达到0.28mm。

关键词：机器人加工精度本体与工具标定初始零位值新MDH法映射一致性

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电极过程动力学反应速率常数测量的若干方法

电化学（中英文） 2024年第2期30卷 35-45页

作者：韩联欢郭佳瑶崔苗苗厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院机电工程系福建厦门361005 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

电子转移反应的标准反应速率常数是电化学反应的“本征”动力学性质,也是电极过程动力学研究的重要内容之一,对于电极反应的机理和路径的理解以及电催化剂和电池材料等的筛选和理性设计均具有重要意义。本文将主要介绍电化学反应速率常... 详细信息

电子转移反应的标准反应速率常数是电化学反应的“本征”动力学性质,也是电极过程动力学研究的重要内容之一,对于电极反应的机理和路径的理解以及电催化剂和电池材料等的筛选和理性设计均具有重要意义。本文将主要介绍电化学反应速率常数测定的实验方法,包括极化曲线、旋转圆盘、超微电极、扫描电化学显微镜、电化学阻抗谱、电流阶跃、电势阶跃以及循环伏安等方法,以期对开展电极过程动力学研究的相关研究人员和学生有所裨益。

关键词：反应速率常数传质速率稳态方法暂态方法

质子交换膜燃料电池随行波流场设计与传质特性

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汽车安全与节能学报 2024年第3期15卷 351-359页

作者：朱鑫宁王茜刘荣康朱思明张剑波周伟厦门大学萨本栋微米纳米技术研究院厦门361105 清华大学智能绿色车辆与交通全国重点实验室(原汽车安全与节能国家重点实验室)北京100084

为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极的传质性能与电池的功率密度,设计了一种以圆弧凹面作为强化传质结构的随行波流场板。结合铣削工艺,实现了随行波流场结构的制造。采用计算流体动力学软件,建立包括随行波流场与膜电极在内的... 详细信息

为了提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)的膜电极的传质性能与电池的功率密度,设计了一种以圆弧凹面作为强化传质结构的随行波流场板。结合铣削工艺,实现了随行波流场结构的制造。采用计算流体动力学软件,建立包括随行波流场与膜电极在内的燃料电池三维模型。实验验证了该模型的准确性。探索了强化传质结构对电池内部速度场、浓度场及电场的分布规律,分析了电池性能的提升效果。结果表明:与流道深宽0.6 mm×0.8 mm的常规流场相比,该文的随行波流场的平均流速提升了27.7%,压损降低了19.2%,双极板—气体扩散层界面的氧气含量提升了1.44%,出口的排水速率增大16.7%,功率密度提升了8.6%。

关键词：质子交换膜燃料电池(PEMFC) 随行波流场传质性能功率密度

基于卷积神经网络判定方法的激光微透镜阵列微米级加工工艺

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光学精密工程 2024年第1期32卷 43-52页

作者：姚宇超周锐严星王振忠高娜厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361005 福建省能源材料科学与技术创新实验室(IK K EM) 福建厦门361005 厦门大学航空航天学院福建厦门361102 厦门大学物理科学与技术学院福建厦门361005 厦门大学九江研究院江西九江332000

在MLA曝光工艺中,曝光点的数量庞大,通过高倍率显微镜配合人工目检来判定曝光质量耗时耗力,造成工艺成本偏高。为了解决这个问题,设计了一种便于检测的圆环形图案并引入深度学习中的目标检测Yolov5模型,一定程度上能够取代人工目检,完... 详细信息

在MLA曝光工艺中,曝光点的数量庞大,通过高倍率显微镜配合人工目检来判定曝光质量耗时耗力,造成工艺成本偏高。为了解决这个问题,设计了一种便于检测的圆环形图案并引入深度学习中的目标检测Yolov5模型,一定程度上能够取代人工目检,完成对曝光质量的快速判定。基于上述方法,分析了不同光刻胶厚度之下,线能量密度的最优区间与光刻胶的剖面倾角。并在同等线能量密度下通过圆度判定曝光图案失真情况。在本研究的MLA曝光工艺中,选取光刻胶厚度、激光曝光功率以及加工平台移动速度作为自变量,评价曝光合格率、光刻胶剖面倾角以及曝光圆度等加工质量参数具有重要的工程意义。

关键词：无掩膜光刻微透镜阵列曝光合格率目标检测

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晶圆校准器误差补偿与拟合算法的研究

计量学报 2024年第8期45卷 1115-1124页

作者：刘暾东陈锃琰王若宇唐之晨郑鹏厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102 厦门市计量检定测试院福建厦门361004

晶圆校准器作为半导体生产、检测中的重要设备,其圆心定位的精度容易受检测误差的影响,因此针对误差的补偿算法是提高晶圆校准精度的关键技术。针对检测误差中晶圆承载面倾斜影响采样精度问题,建立了晶圆倾斜后在水平面椭圆投影的物理模... 详细信息

晶圆校准器作为半导体生产、检测中的重要设备,其圆心定位的精度容易受检测误差的影响,因此针对误差的补偿算法是提高晶圆校准精度的关键技术。针对检测误差中晶圆承载面倾斜影响采样精度问题,建立了晶圆倾斜后在水平面椭圆投影的物理模型,推导椭圆与晶圆圆心的解析关系,并采用相应的椭圆方程进行拟合。为了进一步提高补偿及拟合精度,提出了一种引入遗忘因子的扩展卡尔曼滤波的椭圆拟合算法,该算法采用密度聚类法及改进样本点分布的渐进一致采样进行数据预处理,并利用迭代重加权最小二乘法进行椭圆拟合,最终实现圆心的精确拟合。实验证明,在使用提出的方法进行误差补偿后,拟合精度达到99.95%,验证了其有效性。

关键词：几何量计量晶圆校准器误差补偿椭圆拟合顺序抽样一致性

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扫描电化学显微镜定量分析反应动力学的方法

化学教育（中英文） 2024年第14期45卷 114-118页

作者：韩联欢南文静汪洋厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院机电工程系福建厦门361005 厦门大学化学化工学院福建厦门361005

扫描电化学显微镜是结合了电化学检测技术、超微电极技术以及三维操纵技术发展起来的一种微区电化学研究方法,其显著的优势在于较高的时间分辨、空间分辨以及独有的化学反应活性分辨,广泛应用于电极过程动力学、电化学成像、电化学微纳... 详细信息

扫描电化学显微镜是结合了电化学检测技术、超微电极技术以及三维操纵技术发展起来的一种微区电化学研究方法,其显著的优势在于较高的时间分辨、空间分辨以及独有的化学反应活性分辨,广泛应用于电极过程动力学、电化学成像、电化学微纳制造、电分析、生物化学等领域。然而,如何利用实验数据进行分析得到定量、可靠的待研究界面反应的动力学数据,在很多教材以及教学过程中并没有很明确的描述,导致多数初学者在学习和科研中有一些困惑。针对以上问题主要介绍了几种常用的利用SECM实验定量分析动力学参数的方法。同时,提出了一种基于COMSOL和MATLAB联用的非线性拟合方法,可快速获得反应动力学常数,以期对开展相关研究的人员和学生提供帮助。

关键词：扫描电化学显微镜反应动力学渐进曲线非线性拟合