金属纳米材料低温键合及图形化制备研究进展

摘要: 利用金属纳米材料的尺寸效应可显著降低连接温度,提高焊点可靠性,以银纳米焊膏为代表的金属纳米低温连接材料在第三代半导体为代表的功率芯片封装中充分验证并量产。面向集成电路的先进封装需要图形化焊点,将功率芯片封装技术转移到先进封装中,需要同时满足低温键合和图形化键合的要求,极大地增加了技术难度。文中首先剖析了金属纳米材料降低键合温度的基本科学原理,并进一步综述了不同纳米材料低温键合的研究现状,重点总结了可键合纳米材料的图形化方法,为先进封装中细节距、高精度、高效率的图形化低温键合提供技术参考。创新点: (1) 阐述了金属纳米材料实现低温键合的基本原理及理论研究进展。(2) 综述了不同形态的金属纳米材料用于低温键合的研究现状。(3) 系统地总结了针对不同金属纳米材料图形化制备方法的研究进展。

SiC陶瓷材料增材制造研究进展与挑战

摘要:碳化硅(SiC)陶瓷材料广泛应用于国防与工业重大领域。增材制造(Additive Manu- facturing.AM)技术的出现为SiC陶瓷材料及其制品的制备提供了崭新的技术途径。本文针对 近年来发展的SiC陶瓷材料增材制造技术(包括非直接增材制造技术、直接增材制造技术等)进 行系统综述与总结。并对SiC陶瓷材料增材制造过程的关键科学技术挑战进行归纳,以及对未 来可能的研究机遇进行展望。本文旨在为SiC陶瓷及其他结构陶瓷材料的增材制造研究提供 参考。

聚离子液体功能材料的合成及应用

摘要:聚离子液体(poly(ionic liquid)s)由离子液体单体聚合生成,兼具离子液体小分子的物理化学性质(结构多样性、可调溶解性、化学/热稳定性、导电性等)及聚合物的机械性能及可加工性,在能源器件、智能响应材料、生物医用材料等领域具有广泛的应用前景。本文主要综述了聚离子液体的合成方法及其作为功能材料在能源器件、智能响应材料及抗菌材料领域的潜在应用。

钨基合金与钢异质材料连接研究进展

摘要:钨基合金具有高熔点、高强度、低热膨胀系数等优异性能,钢是目前应用最广泛的结构材料,钨基合金与钢连接形成结构部件在核工业的聚变反应堆与压铸模具等领域具有广阔的应用前景。钨与钢的物理、化学、力学性能差异巨大,发展钨基合金与钢高性能连接存在一定挑战,且已成为焊接领域关键问题。文中综合阐述了钨基合金与钢扩散焊、钎焊的研究现状,并结合应用需求,提出了钨基合金与钢异质金属连接的未来展望,为后续研究提供了相关参考。创新点:(1) 从焊接工艺、接头界面结合以及力学性能等方面阐述了钨基粉末合金与钢连接的现状。(2)提出了钨基粉末合金/钢复合构件的未来研究方向,并给出具体建议。

微纳制造技术的发展趋势与发展建议

摘要:微纳制造技术能够实现微纳米级别的高精密加工,是现代高科技制造领域的核心技术。提升微纳制造技术水平,有助于提高中国高端制造业的整体竞争力,对推动科技创新和促进产业升级具有积极意义。文章概述了微纳制造技术体系,着重分析了芯片微纳制造、激光微纳制造和聚合物微纳制造等典型微纳制造技术的发展态势,概述了多尺度精密微纳加工、多功能材料合成制造、高度集成和多功能化、自组装技术与结构、生物纳米技术融合制造、量子信息与纳米器件及绿色环保制造技术等发展趋势,针对性提出了深化基础研究、创新材料与工艺、强化人才培育与引进、加强产学研结合与技术转化等发展建议,以期促进我国中国微纳制造技术产业整体水平提升和高质量发展。

微纳尺度固体超滑研究进展

摘要: 超润滑,指摩擦阻力极低的状态,是润滑技术发展追求的终极目标. 超滑能够大幅度减小甚至消除滑动界面的摩擦磨损、抑制摩擦能量耗散,有效延长运动部件的可靠性和服役寿命,具有重要的基础研究和工程应用价值.鉴于微纳尺度固体超滑是实现宏观工程超滑的基础,是可能解决现代制造业超精密、微型化发展面临严重摩擦磨损瓶颈问题的有效途径,因此有必要对学术界目前实现微纳尺度固体超滑的原理和典型方法进行探讨,深化认识固体超滑的实现策略,提高摩擦学研究服务现代文明的支撑能力. 从早期的生活生产经验总结,到近代的机械啮合理论、黏着学说乃至当代原子分子水平摩擦理论,人们对摩擦和润滑的认识不断提高,但都不曾回避“摩擦总是伴随着动能/机械能消耗”的观点,即摩擦是界面滑动发生能量耗散的力学体现,滑动势垒的存在是滑动产生摩擦阻力的本征原因. 因此,本文中将围绕如何降低滑动势垒、减小摩擦耗散的思辨理念,介绍当前固体超滑研究的发展和现状,着重探讨实现微纳尺度超滑的一般策略,简要综述学术界目前典型固体超润滑的原理和方法等. 首先,介绍了结构超滑的提出、发展及其应用;其次,探讨了连续滑动超低摩擦行为的基础原理及应用等;此外,阐述了近年来提出的压力诱导超滑的理念,着重从现象发现、基本原理、试验观测方法及其可能的基础和应用价值等方面,介绍了压力诱导超滑的研究进展. 最后,从基础研究和应用技术开发方面提出了超滑研究可能需要加强的几方面内容.以期通过当前综述,丰富学术界对超润滑的基本问题、科学意义及其应用价值的认识,阐明固体超滑的微观机理、实现策略,指出固体超滑面临的挑战及发展方向,助力固体超润滑从基础研究向工程应用迈进.

我国氟化碳材料的基础研究现状及发展趋势

摘要:氟化碳(CFx)是一种由碳质材料( 如石墨、 石墨烯、碳纳米管等不同化学结构的炭材料)和氟化试剂在一定条件下发生氟化反应而形成的具有C―F 键的碳衍生物,由于多样的碳骨架和可控的极性C―F 键,使其具有化学稳定性、带隙可调性以及超疏水性等多种优异性能,是新型碳基材料研究热点之一。本文以氟化碳材料的结构和性质为基础,分别从化学能源、摩擦润滑和半导体等领域的应用综述了近年来我国氟化碳材料的基础研究现状和发展趋势。同时,还介绍了我国氟化碳材料的产业化进程,指出目前在民用领域受限的主要原因,提出了当前氟化碳在不同应用领域存在的问题和未来发展机遇,为氟化碳材料的进一步扩大生产和实际应用提供方向。

潜在高熵陶瓷热障涂层材料的研究进展

摘要:热障涂层材料(TBC)是为航空发动机及燃气轮机提供热防护,延长其使用寿命的一种重要材料。近年对新型热障涂层材料的探索中出现各类高熵稀土氧化物,以期通过热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应以及性能上的“鸡尾酒”效应获得优于单主元稀土氧化物的热学、力学、高温相稳定性及抗烧结腐蚀等性能。本文总结归纳了高熵稀土锆酸盐、铈酸盐、铪酸盐、钽酸盐及铌酸盐等五种高熵稀土氧化物的热学性质、力学性质及其他性质,着重强调了热导率和热膨胀系数,同时与相应单组分稀土氧化物的性能进行对比分析,探究影响其性能优劣的多种因素。最后指出未来或可将实验与第一性原理计算相结合,筛选出综合性能更加优异的高熵陶瓷热障涂层材料;同时,将高熵延伸至复杂组分或中熵陶瓷热障涂层材料也成为重要的拓展方向。

液态金属脆化研究进展

摘要:液态金属脆化(Liquid metal embrittlement, LME)是一种固态金属在与液态金属接触后其力学性能显著降低的现象。该现象从发现至今已有近百年历史,但并未引起学界广泛关注,近年来,随着液态金属在医疗设备、电池能源、3D打印、计算等领域的应用以及LME对能源和制造等行业的明显阻碍,LME现象逐渐引起人们的重视。本文综合介绍了LME的特性、影响因素、微观机制以及研究现状,主要从理论研究、实验进展和模拟仿真三个方面对LME展开了讨论,总结了该领域目前存在的问题,并为未来的研究工作提供了建议。

NiTi 形状记忆合金的功能特性及其应用发展

摘要:NiTi 形状记忆合金(shape memory alloys, SMAs)作为一种智能材料,具有良好的超弹性、形状记忆效应和生物相容性等功能特性,被广泛应用于航空航天、医疗器械和工程建筑等领域。其中超弹性在宏观上表现为发生较大的变形仍能恢复原形状,且其远大于常见金属可恢复的弹性应变。形状记忆效应则是温度激励下奥氏体和马氏体两相的相互转变,根据宏观变形分为单程、双程和全程形状记忆效应。而NiTi SMAs 的生物相容性体现在低弹性模量和低生物毒性等方面,可应用于正畸、矫正、心血管支架等医疗器件。为充分发挥NiTi SMAs 的功能,研究者们不断开发NiTi SMAs 相关的智能结构。本文简要综述了近年来研究和发展 NiTi SMAs 的不同功能特性及其对应的智能结构典型应用,详细介绍和讨论了NiTi SMAs 的功能特性、关注问题和应用领域。同时,也对 NiTi SMAs 阻尼性能和储氢特性进行了阐述。最后,展望了NiTi SMAs 在各领域应用上尚需重点关注的问题:利用增材制造技术调控微观结构实现超弹性的稳定性提升;通过建立本构模型为形状记忆效应的稳定应用提供理论指导,并进一步优化结构实现形状记忆效应的宏观放大;提高NiTi SMAs 在生物环境里的耐腐蚀性和医疗应用推广。因此,推动NiTi SMAs 在不同应用领域的个性化和功能定制化,尚需大量的跨学科研究。