机电转化纤维及自供能可穿戴纺织器件

摘要:随着智能电子设备的迅猛发展, 人们对柔性、可穿戴的自供能系统的需求日益增长. 机电转化纤维(mechano-electric conversion fibers, MECFs)凭借其卓越的能量转换能力, 成为实现这一目标的关键技术. 本文综合评述了MECFs的基本原理、制备技术、结构分类以及在自供能可穿戴纺织器件中的应用, 并对未来的发展趋势进行了展望. MECFs依赖于摩擦电效应进行能量转换, 该效应主要通过摩擦起电和静电感应两个步骤实现. 制备技术是影响MECFs规模化生产的关键因素, 本文特别介绍了几种常见的制备方法, 包括静电纺丝、纺纱、湿法纺丝和熔融纺丝. 根据编织结构, MECFs可分为一维纤维器件、二维纺织器件和三维纺织器件. 在可穿戴电子设备领域, 能源供应问题一直是限制其发展的瓶颈. MECFs直接将机械能转换为电能, 为解决这一问题提供了创新的解决方案.MECFs还可以以自供能的形式进行传感, 极大地扩展了可穿戴设备的使用场景和应用潜力. MECFs研究正处于快速发展阶段, 未来的研究需要进一步优化材料性能, 提升能量转换效率, 与现有电子系统集成, 实现更智能、更灵活的可穿戴设备.

等离子体选择性刻蚀单晶金刚石不同表面形貌的机理研究

摘要:目的为揭示等离子体辅助抛光(Plasma-Assisted Polishing,PAP)过程中单晶金刚石表面微观形貌的演化机理,探明不同种类等离子体对复杂形貌的选择性刻蚀规律,并从原子尺度阐明其物理化学作用机制,以解决金刚石硬脆表面难以实现原子级平坦化的理论难题。方法采用反应力场分子动力学(ReaxFF MD)模拟方法,构建包含原子阶梯、圆锥凸峰和圆柱凹谷的(001)晶向单晶金刚石复杂表面模型,在室温及低能离子轰击条件下,对比分析氮(N)、氧(O)、氩(Ar)3 种等离子体的刻蚀行为差异。进一步建立9 种具有不同波峰高度(5~20 Å,1 Å=0.1 nm)和周期(5~20 Å)的二维正弦粗糙表面模型,定量研究氮等离子体刻蚀效率与形貌参数的关联性,并结合原子应变、去除率及粒子撞击通量统计分析微观去除机制。结果模拟显示,尽管去除方式(化学刻蚀、表面改性或物理溅射)不同,3 种等离子体均表现出一致的形貌选择性,优先去除凸峰和阶梯尖端,凹谷区域几乎未受影响。刻蚀效率与波峰高度呈正相关,与周期呈负相关;形貌越陡峭,去除效率越高。其中,波峰20 Å、周期5 Å 的模型平坦化效果最佳,刻蚀后表面粗糙度降至8.55 Å。原子结构分析表明,高陡度凸峰侧面暴露出更多具有高悬空键密度的(010)或(100)晶面,反应活性显著高于凹谷区域;同时,长周期模型凹谷处存在明显的粒子撞击遮蔽效应。结论单晶金刚石的形貌选择性刻蚀机制是宏观“几何遮蔽效应”与微观“表面曲率依赖的原子活性”协同作用的结果。PAP 技术对高频高陡度粗糙峰具有极高的去除选择性,但在修正低曲率长周期波纹时存在加工自限制现象。该研究结果明确了表面曲率对原子去除活性的决定性影响,为优化硬脆材料复杂曲面的确定性平坦化工艺参数提供了理论依据。

聚酰亚胺带隙宽度调控策略及介电应用研究进展

摘要:聚酰亚胺(PI)作为一类主链含有π共轭酰亚胺环的高性能聚合物材料,其带隙大小是直接影响材料热稳定性、光电性能、介电性能等性能的关键因素之一,而常规PI分子结构中供电性二胺基元与吸电性二酐基元决定其带隙值处于3.0 eV附近,并直接影响其在高温储能、高频通讯、电绝缘等领域中的表现。由于PI优异的结构可设计性,PI的带隙可通过调控单体组合/链段结构/空间结构来调节,进而可以对PI的上述性能进行优化。本文根据近年来报道的PI带隙调控的主要研究进展,分别从聚合物结构和调整聚合工艺的角度阐述了PI带隙调控的主要策略,并以其在介电储能领域的应用为例,讨论了PI带隙调控中所面临的难点问题。最后,根据PI带隙调控的研究现状探讨了其未来的发展方向。

液态金属在电子热控中的应用进展与挑战

摘要:液态金属作为当下科学和工业前沿的璀璨明珠,不仅是实际应用中不可或缺的重要组成部分,更是一个充满未知奇迹的探索领域。其独特的物理性质使得它在电子热控方面备受瞩目。文中剖析了热控应用中至关重要的典型液态金属的物理参数和性能,深入挖掘了液态金属在电子热控中的应用场景,介绍了它作为热界面材料、相变储能材料和循环工质的现状和研究进展,并进一步阐述了液态金属在电子热控应用中面临的主要技术挑战,提出了应对这些技术挑战的技术途径,指出了液态金属未来的研究方向。

印刷薄膜晶体管材料与器件技术研究进展

摘要:聚焦溶液印刷工艺制备薄膜晶体管(TFT)技术,综述了近年来印刷TFT 材料与器件研究成果。TFT 是平板显示器件的核心共有技术,决定了平板显示器的显示效果与显示质量。从TFT 器件中的材料及工艺出发,分别介绍可印刷的导电材料、半导体材料和绝缘层材料,以及印刷制备TFT 技术的发展现状。要实现印刷TFT 技术的商业应用,还面临着诸如可印刷的高性能墨水材料开发、高均匀性薄膜印刷沉积工艺、较低的接触电阻、印刷TFT 集成制备技术,以及如何实现印刷TFT 在偏压、光辐照、温度等条件下的长期稳定性等问题。提出了随着新材料的进一步开发和印刷技术的发展,印刷技术将为实现低成本制造TFT 提供一条有前景的途径。

无助焊剂甲酸回流技术在铜柱凸点回流焊中的应用

摘要:摩尔定律放缓,先进制程逼近物理极限,先进封装朝连接密集化、堆叠多样化和功能系统化方向发展,这一趋势使得铜柱凸点互连可靠性更具挑战性。回流焊是形成铜柱凸点的关键工艺,回流后凸点质量对于互连可靠性至关重要。对传统助焊剂回流用于铜柱凸点回流焊的劣势进行了简要阐述,综述了甲酸回流技术用于铜柱凸点回流焊的可行性,重点从还原效果、焊料润湿性、清洁性方面进行评述。概述了甲酸回流技术的原理和工艺流程,总结了其相较于助焊剂回流技术在产品质量、成本等方面的优势,并介绍了当下处于研究阶段的2 种新型无助焊剂回流技术,展望了回流技术的未来发展趋势。

面向“十五五”的半导体装备的挑战与机遇

摘要:面向“十五五”,我国半导体装备产业面临技术封锁与供应链脱钩的双重挑战,需从“追赶替代”转向“路径创新”,突破对国际技术体系的依赖。文章分析了三大核心需求:支撑自立自强(突破先进制程装备与零部件瓶颈)、构建中国特色创新生态(探索GAA、3D集成等新技术路径)、推动智能化升级(融合AI与数字化技术)。同时,提出以“再全球化”策略应对逆全球化,通过内循环与国际双循环协同,重塑全球半导体产业链。当前,国产装备在成熟制程取得突破,但高端领域仍被美国、日本、欧洲垄断,且面临低水平重复竞争、供应链“卡脖子”等问题。建议通过系统性科技攻关、上下游协同创新,避免内卷,聚焦非对称技术优势,实现从自主可控到自立自强的跨越。

电喷印刷柔性传感器

摘要:柔性传感器因其在弯折、扭曲、拉伸等大变形条件下具有稳定的传感性能,所以在软体机器人、可穿戴电子和生物医疗等领域具有潜在的应用前景,受到了国内外研究者的广泛关注。与传统光刻技术相比,印刷技术制造作为增材制造,具有绿色、低成本和可大面积制造的优势,被广泛应用于柔性电子器件制备。其中,电流体动力喷墨打印(电喷印) 技术因其具有多种功能材料的兼容性,被认为最有可能替代传统的光刻技术,实现柔性传感器高分辨率和跨规模制造。近年来,电喷印技术在微型化柔性传感器制造领域显示出广泛的应用潜力。本综述重点介绍了电喷印刷柔性传感器的工艺、材料和应用的最新研究进展。首先,详细介绍了电流体动力喷墨打印技术的工作原理,总结了用于电喷印的各种功能性墨水材料,然后,介绍了电喷印刷中墨水和柔性基底间表界面调控的问题。随后,综述了电喷印方法在柔性压力传感器、柔性气体传感器和柔性电化学传感器等柔性传感器制造的应用进展。最后,总结讨论了下一代电喷印刷技术在柔性传感器领域的机遇与挑战。

交叉纳米图形转移压印制备晶圆级金属超表面

摘要:目的开发一种金属超表面高通量制备方法。方法电子束曝光法制备硅基原始模具并通过热压印复制多个IPS子模具,制备PET-IPS 复合工作模具并利用多次交叉式纳米压印高效率制备出晶圆级硅基超表面模具。在此基础上,基于相对黏附力控制,通过复制模具、热蒸发、压印等步骤将高精度金属超表面结构转移至目标基底。通过模具形貌表征与金属超表面结构转移率测试等实验,分析制备技术的模具结构深度均一性以及金属纳米结构转移完整性。结果经过多次剂量对照,在0.7μC/cm2 剂量下曝光出3mm×30mm的硅原始模具,其最小微纳结构尺寸为100nm,尺寸误差在4%以下,具有良好的一致性。通过交叉纳米图形转移压印技术实现4英寸晶圆级金属超表面制备,与传统步进重复式纳米压印相比,该技术将超表面纳米图案制备效率提升了7.6倍,4英寸硅基超表面模具深度差异在7%以下,金属超表面结构转移率接近100%。结论交叉纳米图形转移压印技术可有效提高晶圆级金属超表面制备效率并降低制备成本,在光学成像、光通信、传感等领域具有广阔的应用前景。

单组分双波段电致变色材料及器件的研究进展

摘要:双波段电致变色器件可以选择性调控可见光和近红外波段透过率,在最大限度利用自然光照的同时有效阻隔太阳辐射热,从而显著降低建筑在照明和空调系统的能耗。相较于传统复合型电致变色材料,单组分双波段电致变色材料因其制备工艺简单和优异的电致变色性能,使其在建筑节能窗和汽车天幕领域展现出巨大的应用前景,也成为了电致变色领域的研究热点。最近开发了各种具有高电致变色性能的单组分双波段电致变色材料,为双波段电致变色应用的发展做出了重大贡献。本文系统地介绍和讨论了单组分双波段电致变色材料及器件的最新研究进展,并对该领域当前面临的关键科学问题与主要技术挑战进行了深入分析,最后对未来发展方向提出了建设性展望。