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跨尺度微纳表面结构高精度测量关键技术及系统
本成果创新性发明了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构高精度测量技术及系统。
本项目依托华中科技大学仪器学科在表面形貌与结构精密测量领域的传统特色优势和长期积累的科研基础，在国家重大科学仪器设备开发专项、国家自然科学基金仪器研制专项、国家863重点项目课题、国家自然科学基金面上项目等支持下，针对相关制造领域微米尺度、纳米尺度、跨尺度微纳表面结构精密测量问题开展了系列研究。本成果技术主要包括以下方面：
1）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，共光路融合白光显微干涉与原子力探针传感，突破跨尺度微纳传感瓶颈，解决大动态范围微纳结构测量难题，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量；
2）提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度测量的可溯源标定和坐标统一方法，突破了白光干涉与原子力探针跨尺度微纳传感的坐标统一瓶颈和漂移难题，实现了微纳表面结构跨尺度测量的可溯源和稳定高精度；
3）提出了白光干涉质量评价模型和三维图像噪声区域辨识与重建方法，及二维扫描工作台平面度误差阿贝补偿与二维运动同步计量方法，解决噪声问题与宏微驱动二维工作台运动误差对测量精度的影响问题，为跨尺度微纳表面结构高精度测量提供支撑。
图1 微纳结构多模式跨尺度测量仪器实物图
图2 白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理示意图
【技术优势】
本成果项目研制了具有我国自主知识产权的白光干涉原子力探针扫描测量仪等系列微纳表面结构测量仪器，并通过了国家计量院组织的仪器性能和软件的检定测试，纳米尺度原子力垂直测量范围超出国际商用仪器10倍以上，水平动态范围达国际领先水平。
【技术指标】
本成果项目提出了白光干涉原子力探针扫描跨尺度微纳表面结构测量原理和方法，建立跨尺度传感方法，实现nm-μm-mm跨尺度微纳表面结构高效测量。同时，发明的白光干涉原子力探针扫描测量方法与现有商用原子力显微镜相比，垂直测量范围提高10倍，分辨率优于0.01nm。
华中科技大学
2023-05-15
一种微纳深沟槽结构在线测量方法及装置
本发明公开了一种微纳深沟槽结构在线测量方法及装置。其方法是将线偏振红外光束投射到含有深沟槽结构的样件表面，对沟槽结构各界面反射光形成的干涉信号进行滤波等处理得到测量反射光谱；采用基于偏振的等效介质理论构建该深沟槽结构等效光学模型，计算其理论反射光谱；采用人工神经网络结合局部搜索算法的快速参数提取方法，通过理论反射光谱拟合测量反射光谱，快速提取沟槽的宽度和深度，实现深沟槽几何形貌参数的精确在线测量。装置包括红外光源，红外偏振片，干涉仪，平面反射镜和二个离轴抛物镜以及红外探测器。装置可实现场效应管和动态
华中科技大学
2021-04-14
铁电量子隧道结亚纳秒超快忆阻器的研究
中国科学技术大学李晓光团队在前期研究基础上，基于铁电隧道结量子隧穿效应，实现了具有亚纳秒信息写入速度的超快原型存储器，并可用于构建存算一体人工神经网络，该成果在线发表《自然通讯》杂志上。研究人员制备了高质量Ag/BaTiO3/Nb:SrTiO3铁电隧道结，其中铁电势垒层厚为6个单胞（约2.4nm）。基于隧道结能带的设计，以及其对阻变速度、开关比、操作电压的调控，该原型存储器信息写入速度快至600ps（注：机械硬盘的速度约为1ms, 固态硬盘的约为1-10ms）、开关比达2个数量级，且其600ps的阻变速度在85℃时依然稳定（工业测试标准）；写入电流密度4×103A/cm2，比目前其他新型存储器低约3个量级；一个存储单元具有32个非易失阻态；写入的信息预计可在室温稳定保持约100年；可重复擦写次数达108-109次，远超商用闪存寿命（约105次）。即使在极端高温（225℃）环境下仍能进行信息的写入，可实现高温紧急情况备用。
中国科学技术大学
2021-04-10
国际首台万层级高分子微纳层叠共挤出装置
"（1）研制出了国际上首台能稳定连续挤出万层级高分子材料微纳层叠复合装置； （2）揭示了多组分体系在微纳层叠过程中的形态结构演变规律及其形态结构调控机理； （3）发现了微纳层叠复合结构在功能方面所呈现的一些新现象和新特性（例如隔声、阻尼、 介电、电磁屏蔽、药物缓释等）。 在国际上整体处于领先水平 "
四川大学
2021-04-10
一种基于金属纳尖阵电极的电调透射光薄膜
本发明公开了一种基于金属纳尖阵电极的电调透射光薄膜，其包括：由纳米尺度间隔的纳尖高密度排布构成的一层纳米厚度的金属纳尖阵阴极和一层纳米厚度的平面阳极，该阳极由透光的纳米厚度的金属氧化物导电膜制成，阴阳电极间填充有由纳米厚度的透明光学介质材料制成的电隔离膜；在加电态下，金属纳尖阵阴极上可自由移动的电子被电极间所激励的电场驱控，向纳尖顶聚集，纳尖底部及相邻尖端间的平坦区域上的自由电子分布密度因部分甚至绝大多数自由电
华中科技大学
2021-04-14
一种双路电控纳线簇电极的电调光透射薄膜
本发明公开了一种双路电控纳线簇电极的电调光透射薄膜，其包括：由纳米尺度间隔的纳线簇高密度排布构成的图案化公共电极以及分布在其上端和下端的顶面阴极和底面金属纳膜阴极，顶面阴极和图案化公共电极均由透光的纳米厚度的同材质膜制成，底面金属纳膜阴极由纳米厚度的金属膜制成；顶面阴极和图案化公共电极以及图案化公共电极与底面金属纳膜阴极间均填充有纳米厚度的同材质光学介质材料。本发明双路电控纳线簇电极的电调光透射薄膜，可对入射光
华中科技大学
2021-04-14
一种利用静电纺丝制备微纳波纹结构的方法及装置
本发明公开了一种利用静电纺丝制备微纳波纹结构的方法及装 置，该方法包括:配制静电纺丝高分子溶液;使金属喷嘴与收集板保 持一定距离，避免出现鞭动行为;控制静电纺丝高分子溶液以一定的流量速度流出，同时由高压发生器向金属喷头和收集板之间施加电压， 使静电纺丝高分子溶液带电并形成射流，并确保射流为直线射流;使 金属喷嘴旋转，带动射流空间发生旋转;同时由移动平台带动收集板 使收集板沿一个方向运动，在基材上即形成波纹结构。本发明通过对 其关键工艺步骤譬如射流方式等进行改进，能够有效解决静电纺丝制 备波纹结构时控
华中科技大学
2021-04-14
基于微纳光学结构的太阳能电池高效陷光技术
太阳能发电是未来可再生能源的重要领域，提高太阳能电池对太阳光的利用效率、进一步提高太阳能电池的光伏效率，已经成为光伏领域的重要课题。太阳能电池的本征吸收层很薄，甚至小于光的波长，使得进入太阳能电池光子的光程很短，成为除材料以外，制约太阳能电池进一步提高光伏效率的重要因素。为了提高光子在太阳能电池本征吸收层中的吸收率，需要研究在降低电池表面反射的同时，延长光子在本征吸收层的光程，实现高效陷光。 本项目基于微纳光学理论和微纳结构加工技术，提出了“低表面反射+低光能逃逸+高效延长光程”的高效超陷光机制，设计了具有“低表面反射率+低光能逃逸+高效延长光程”的高效超陷光结构。利用宽带陷光技术研发的宽带陷光光伏玻璃，在380nm~1200nm波长范围内，具有高于40%的雾度。宽带陷光光伏玻璃基片应用于硅叠层薄膜太阳能电池, 在380nm~1200nm波长范围内，对于准垂直入射光的反射率小于3%. 在AM1.5测试环境下,太阳能电池光伏效率比较没有陷光结构光伏玻璃的太阳能电池相对提高5%。以上。 基于微纳光学结构的太阳能电池高效陷光技术，在太阳能电池、太阳能电池组件封装中具有广泛的应用前景，对于提高太阳能电池及其组件的光伏效率具有重要意义。
上海交通大学
2021-04-13
改性聚间苯二甲酰间苯二胺超滤膜及其制备方法和应用
本成果基于间位芳纶材料，通过调控制膜配方以及制膜工艺，所制备的间位芳纶膜具有高的渗透通量、高的机械强度以及良好的耐酸碱性能。依托于自身实验室的中试平板刮膜装置，实现了间位芳纶膜的中试化制备，并且进行膜组件、膜设备的进一步放大设计。
一、项目分类
关键核心技术突破
二、技术分析
聚间苯二甲酰间苯二甲酰胺（PMIA））纤维是一种新型的有机耐高温纤维，具有出色的综合特性，包括良好的热稳定性，化学稳定性，亲水性和阻燃性。膜材料的耐压性和耐热性是膜分离工艺长期运行所必需的，这些优异的性能使PMIA成为膜制备领域的关键性材料之一。此外，由于该材料易溶于普通有机溶剂中，因此，可以采用非溶剂诱导相转化（NIPS） 法制备PMIA 超滤膜，这为工业化生产提供了可能。
目前我国的膜材料主要还是依赖于进口，并且亲水性差、机械强度低、耐溶剂性能差等诸多问题，而间位芳纶膜材料已经实现了国产化，并且价格便宜，打破了国外垄断的局面。基于间位芳纶材料，我们通过调控制膜配方以及制膜工艺，所制备的间位芳纶膜具有高的渗透通量、高的机械强度以及良好的耐酸碱性能。依托于我们实验室的中试平板刮膜装置，我们实现了间位芳纶膜的中试化制备，并且进行膜组件、膜设备的进一步放大设计。所开发的PMIA膜可以达到及其高于市场同种类产品，其产业化可大大丰富目前水处理市场。
平板膜纯水通量不小于700L∙m-2 ∙ h-1 ∙ bar-1(温度 25℃(不含)以下)，静态水接触角低于60°。【纯水通量和接触角测试方法依据国家标准 GB/T 32360-2015《超滤膜测试方法》】。
北京理工大学
2022-08-17
铜聚合物基微纳复合材料制备技术与成型机理
1、高密度接枝改性的 CNTs 纳米复合材料的制备 2、应用电场力协同制备聚合物复合材料 3、聚合物基微纳复合材料流变学及界面特性4、在 ACS Appl. Mater. Interfaces, Chem. Comm., Acta Biomater., Carbon,Macromolecules 等发表相关论文多篇，申请发明专利 40 余项，其中已授权 24 项。
上海理工大学
2021-01-12