微细直写掩膜电解加工非晶合金平面微线圈工艺研究

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作者 毕经新 彭子龙 +3 位作者 王萌杰 周帅 刘中皓 李一楠 《制造技术与机床》 北大核心 2024年第8期55-61,共7页

针对掩膜电解加工工艺固化、流程复杂等问题,提出一种基于微细直写聚合物材料的图案化掩膜电解加工方法。对直写掩膜工艺应用于微细电解加工平面线圈工艺进行研究。采用单因素法获得了直写加工参数对掩膜的影响规律。采用正交实验获得... 针对掩膜电解加工工艺固化、流程复杂等问题,提出一种基于微细直写聚合物材料的图案化掩膜电解加工方法。对直写掩膜工艺应用于微细电解加工平面线圈工艺进行研究。采用单因素法获得了直写加工参数对掩膜的影响规律。采用正交实验获得了加工电压、阴极振动频率和占空比等工艺参数对成形精度的规律。建立了加工微结构尺寸的预测模型,利用优化的工艺参数在厚度30μm合金薄片上加工出宽度为300μm平面微线圈结构,通过网络分析仪对电流传感效应进行检测,获得了阻抗变化率为3.46%的响应。证明了直写掩膜应用于微细掩膜电解加工的可行性。 展开更多

关键词 直写掩膜 微细电解加工 非晶合金 工艺规律 参数优化

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电场驱动喷射微3D打印的高性能纸基电路制造工艺研究 被引量：4

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作者 张勇霞 张广明 +3 位作者 周龙健 周贺飞 许权 兰红波 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期1244-1250,1259,共8页

提出了一种基于电场驱动喷射沉积微尺度3D打印制造高分辨率纸基电子的新方法。阐述了该方法的基本原理与工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(电压、气压、打印速度)对三种纸质基材上打印银线的质量和精度影响及其规律。利用自主研发... 提出了一种基于电场驱动喷射沉积微尺度3D打印制造高分辨率纸基电子的新方法。阐述了该方法的基本原理与工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(电压、气压、打印速度)对三种纸质基材上打印银线的质量和精度影响及其规律。利用自主研发的电场驱动喷射微3D打印机,使用含银量75%和动力黏度35 Pa·s(25℃)的低温纳米银浆,并结合优化工艺窗口,在纸质基材上通过多层堆叠打印实现了高分辨率、大高宽比微纳结构,其中在RC相纸上堆积15层后,其线宽可保持在10μm、高宽比增至6.33,电阻下降了94.8%。最后,在不同纸质基材表面制作了柔性电磁驱动器、复杂导电图案等样件来证明其打印能力。结果表明,采用电场驱动射流沉积微尺度3D打印技术新方法,并结合高黏度低温烧结纳米银浆,可为高性能纸基电子制造提供有效途径。 展开更多

关键词 微尺度3D打印 纳米银浆 纸基电子 大高宽比

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高性能电加热玻璃3D打印与微转印复合制造工艺 被引量：3

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作者 杨建军 李红珂 +3 位作者 朱晓阳 许权 王飞 兰红波 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期820-831,共12页

为了解决透明电加热玻璃制造技术难以兼顾电加热玻璃加热线的透光率、导电性以及附着力的问题,开发了一种可低成本、批量化实现高性能电加热玻璃制造的复合工艺。该工艺采用电场驱动熔融喷射沉积(Electric-field-driven Fusion Depositi... 为了解决透明电加热玻璃制造技术难以兼顾电加热玻璃加热线的透光率、导电性以及附着力的问题,开发了一种可低成本、批量化实现高性能电加热玻璃制造的复合工艺。该工艺采用电场驱动熔融喷射沉积(Electric-field-driven Fusion Deposition,EFD)3D打印和UV辅助微转印复合制造透明电加热玻璃。根据复合制造工艺原理,选择及配制了EFD 3D打印、UV辅助微转印介质以及加热线材料。通过具体实验揭示了主要工艺参数对制造透明电加热玻璃加热线结构参数的影响以及规律,并确定了复合制造工艺的最佳工艺窗口。依据最优工艺参数实现了有效图案化面积为60mm×70mm,线宽为15μm,高宽比为0.7,周期为1 000μm,透光率为88%,方阻为0.5Ω/sq,附着力为4B级,加热线为线栅结构的透明电加热玻璃制造。实验结果表明:利用EFD 3D打印和UV辅助微转印复合工艺制造的透明电加热玻璃具有透光率高、方阻低及附着力高等优势。该复合工艺为实现低成本、高性能的电加热玻璃的批量化制造提供了全新的解决方案。 展开更多

关键词 透明加热玻璃 复合制造 电场驱动熔融喷射沉积3D打印 UV辅助微转印

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3D打印陶瓷电路板的研究进展与未来展望 被引量：1

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作者 段培开 张广明 +5 位作者 付志国 宋道森 王萌杰 黄杰 赵佳伟 兰红波 《精密成形工程》 北大核心 2024年第12期54-67,共14页

随着电子元件小型化、高集成度和高性能需求的迅猛增长,陶瓷电路板(CCB)因其优异的导热性、耐高温性及力学性能,成为替代传统印刷电路板的重要候选。然而,传统CCB制造流程存在工艺复杂、材料浪费与分辨率较低等问题,无法满足绿色高精密... 随着电子元件小型化、高集成度和高性能需求的迅猛增长,陶瓷电路板(CCB)因其优异的导热性、耐高温性及力学性能,成为替代传统印刷电路板的重要候选。然而,传统CCB制造流程存在工艺复杂、材料浪费与分辨率较低等问题,无法满足绿色高精密电路与快速原型设计的需求。3D打印技术凭借快速成型、高精度和复杂几何结构制造等优势,被引入CCB制造中,以克服传统方法的局限性,实现陶瓷基底和导电图案的高效制备。本文综述了3D打印CCB的研究进展,同时根据3D打印技术制作部分的不同分为陶瓷基底、导电图案与一体化3D打印3个部分。分析了各项技术在陶瓷基底、导电图案及一体化打印中的优势与不足,最后讨论了目前3D打印技术在CCB制造中面临的问题。基于现有技术,提出了未来发展方向,包括新型材料开发、优势技术集成和智能制造优化。随着多材料打印、混合制造技术的不断成熟,3D打印有望在高性能CCB的批量制造和设计创新方面实现新的突破,为新一代电子器件的研发提供有力支持。 展开更多

关键词 陶瓷电路板 3D打印 陶瓷基底 导电图案 一体化 研究现状

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放电沉积凸貌微织构表面动压润滑性能仿真研究 被引量：5

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作者 李一楠 张勇 +2 位作者 冯天明 兰红波 彭子龙 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期59-67,共9页

目的提出一种表面凸貌微织构的快速制造方法,并对其表面动压润滑性能及减摩机制进行研究。方法利用高低压复合放电沉积加工技术实现气体介质中金属或半导体材料表面凸貌微织构的制备。高压脉冲电压实现两极间介质的电离度,低压直流放电... 目的提出一种表面凸貌微织构的快速制造方法,并对其表面动压润滑性能及减摩机制进行研究。方法利用高低压复合放电沉积加工技术实现气体介质中金属或半导体材料表面凸貌微织构的制备。高压脉冲电压实现两极间介质的电离度,低压直流放电实现电极材料蚀除,并沉积在工件表现形成微织构。通过控制工具电极直径,可获得直径410μm、高12μm尺度的凸貌微织构。利用FLUENT软件,对该方法所获的凸貌微织构表面动压润滑性能进行仿真,研究了不同高度、直径、面积比下,表面微织构对润滑性能的影响规律。结果织构面积比和动压润滑性能成正比关系:随着面积比增大,织构上表面平均压力增大。油膜上表面平均压力在高度为7μm、直径为500μm、面积比为60%、对摩速度0.5m/s时,达到最大值1.21×10^4Pa。动压润滑性能随单个凸貌微织构高度的增加,先增大后减小,并在7μm时达到最大。织构直径对润滑性能影响明显,仿真结果表明,在一定条件下,加大织构直径可提高油膜上表面平均压力。结论凸貌微织构采用增材制造方法,减小了传统去除材料的织构制造方法导致的对材料强度的影响。该方法工艺简单,成本低,不需辅助其他加工条件。表面凸貌微织构的存在使两接触表面的间距减小,形成收敛楔,从而形成动压,使润滑膜产生动压承载力,改善了摩擦学性能。对凸貌微织构的结构参数(面积比、微织构高度、直径)进行仿真分析,获得了织构结构参数对动压润滑特性的影响规律,为后续研究提供了理论支持。 展开更多

关键词 放电沉积加工 凸貌 微织构 织构设计 面积比 动压润滑特性

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面向大面积微结构批量化制造的复合压印光刻 被引量：4

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作者 兰红波 刘明杨 +1 位作者 郭良乐 许权 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1516-1527,共12页

为了解决在大尺寸非平整刚性衬底和易碎衬底上高效低成本批量化制造大面积微纳结构这一难题,提出一种面向大面积微结构批量化制造的复合微纳压印光刻工艺。阐述了复合压印光刻的基本原理和工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(覆模速... 为了解决在大尺寸非平整刚性衬底和易碎衬底上高效低成本批量化制造大面积微纳结构这一难题,提出一种面向大面积微结构批量化制造的复合微纳压印光刻工艺。阐述了复合压印光刻的基本原理和工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(覆模速度、压印力、压印速度、固化时间)对于压印结构的影响及规律。最后,利用课题组自主研发的复合压印光刻机,并结合优化的工艺参数,在3种不同的硬质基材(玻璃、PMMA、蓝宝石)上实现了微尺度柱状结构(最大图形区域为132mm×119mm)、微尺度光栅结构(最大直径为15.24cm的圆形区域)和纳尺度柱状结构(图形区域为47mm×47mm)的大面积微纳结构制造。研究结果表明,提出的复合微纳米压印工艺为大面积微纳结构宏量可控制备、以及大尺寸非平整刚性衬底/易碎衬底大面积图形化提供了一种全新的解决方案,具有广阔的工业化应用前景。 展开更多

关键词 复合微纳米压印光刻 大面积纳米压印 复合软模具 非平整衬底 大面积微结构

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柱面分层3D打印连续纤维蜂窝回转结构性能和失效模式

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作者 侯章浩 刘中皓 贺金 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期65-73,共9页

连续纤维在回转曲面上可控分布是实现连续纤维蜂窝回转结构高性能制造的关键。针对目前连续纤维蜂窝回转结构制备工艺过程复杂、纤维分布难以精确调控的难题,提出一种连续纤维蜂窝回转结构柱面分层3D打印方法,通过柱面分层路径规划实现... 连续纤维在回转曲面上可控分布是实现连续纤维蜂窝回转结构高性能制造的关键。针对目前连续纤维蜂窝回转结构制备工艺过程复杂、纤维分布难以精确调控的难题,提出一种连续纤维蜂窝回转结构柱面分层3D打印方法,通过柱面分层路径规划实现了连续纤维在柱状曲面上任意方向的可控分布,为复杂连续纤维蜂窝回转结构的一体化制造提供了支撑。通过柱面路径规划,研究连续纤维蜂窝角度和尺寸对连续纤维复合材料蜂窝回转结构轴向压缩性能和失效模式的影响规律。结果表明,通过柱面路径规划,可以精确调控连续纤维蜂窝角度和尺寸,进而控制连续纤维蜂窝回转结构的变形行为和失效模式,优化连续纤维蜂窝回转结构的承载性能和吸能特性。本项研究为航空航天复合材料回转构件的高性能无模快速制造提供新的工艺方法。 展开更多

关键词 3D打印 柱面分层 连续纤维复合材料 蜂窝结构 回转结构

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基于电场驱动熔融喷射3D打印大面积聚甲基丙烯酸甲酯微结构制造方法 被引量：2

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作者 杨昆 杨建军 +3 位作者 赵佳伟 彭子龙 韦子龙 兰红波 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期115-123,共9页

针对大面积聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构低成本制造的难题以及高分辨率PMMA成型的实际需求,提出一种基于电场驱动熔融喷射沉积3D打印实现大面积PMMA微结构高效低成本制造的新方法。通过高速摄像机实验观测和系列打印实验研究,揭示了主... 针对大面积聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微结构低成本制造的难题以及高分辨率PMMA成型的实际需求,提出一种基于电场驱动熔融喷射沉积3D打印实现大面积PMMA微结构高效低成本制造的新方法。通过高速摄像机实验观测和系列打印实验研究,揭示了主要工艺参数对于成型过程、打印分辨率、打印质量的影响和规律,优化的工艺参数范围为:电压1200~1300 V,气压3~10 kPa,打印高度200~400μm,打印速度5~20 mm/s,材料加热温度210~230℃。利用提出的新方法,结合优化出的工艺参数,采用内径250μm的喷嘴,实现了最小特征尺寸15μm、图形面积70 mm×70 mm大尺寸微模具以及高宽比达到9∶1大面积复杂微结构和组织工程支架的制造。 展开更多

关键词 3D打印 电场驱动喷射 熔融沉积成型 大面积聚甲基丙烯酸甲酯微结构 高分辨率聚甲基丙烯酸甲酯成型

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连续面曝光石墨烯-树脂复合材料三维打印

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作者 蒋进 张广明 林荣会 《济南大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第6期585-592,共8页

为了解决光固化复合材料三维打印存在的Z向分层问题,提出一种连续面曝光石墨烯-树脂复合材料的三维打印工艺,阐述该工艺的基本原理、流程;通过试验系统地研究浆料流变性能、死区厚度、光照强度、打印速度等参数对打印性能的影响规律;利... 为了解决光固化复合材料三维打印存在的Z向分层问题,提出一种连续面曝光石墨烯-树脂复合材料的三维打印工艺,阐述该工艺的基本原理、流程;通过试验系统地研究浆料流变性能、死区厚度、光照强度、打印速度等参数对打印性能的影响规律;利用该工艺制备成型件,并对成型件的表面形貌、力学性能和电学性能进行研究。结果表明,该工艺制备的成型件的表面形貌有较大改善,并且力学性能与电学性能优异。 展开更多

关键词 聚合物基复合材料 表面形貌 三维打印 石墨烯

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气流场驱动喷射3D打印熔融聚乳酸微细纤维及表面浸润性调控

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作者 彭子龙 江宜凡 +3 位作者 张峻源 王萌杰 张佳茗 李一楠 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期153-158,共6页

提出了一种高速气流场驱动喷射高效三维(3D)打印熔融聚乳酸微细纤维的方法,分析了高速气流致熔融材料剪切破碎原理,研究了打印工艺中供料气压、气流流速、打印高度等关键参数对微细纤维直径分布及结构孔隙率、截面尺寸的影响规律。并对... 提出了一种高速气流场驱动喷射高效三维(3D)打印熔融聚乳酸微细纤维的方法,分析了高速气流致熔融材料剪切破碎原理,研究了打印工艺中供料气压、气流流速、打印高度等关键参数对微细纤维直径分布及结构孔隙率、截面尺寸的影响规律。并对所获得的聚乳酸微细纤维进行了表面浸润性测试。结果表明,该工艺相对于静电纺丝等微细纤维制造方法,加工效率提高10倍以上。通过控制不同的打印参数,可以有效实现纤维直径在6~18μm、孔隙率在55%~96%范围内的有效调控。通过3D打印工艺,可实现具有宏观路径可控、微观具有高孔隙率微纤维结构的制作。表面浸润性结果显示,打印微细纤维由于材料分子基团及高孔隙率综合作用,具有疏水性及粘附性特征,通过对微观局部进行亲水处理,实现了同一材料局部疏水和亲水共存结构的制作,证明了该方法表面浸润性调控的有效性。 展开更多

关键词 气流场驱动 熔融聚乳酸 三维打印 微细纤维 表面浸润性

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电场驱动μ-3D打印蜡基微流控模具 被引量：4

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作者 彭子龙 韦子龙 +2 位作者 刘明杨 李一楠 兰红波 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第15期1846-1851,共6页

提出了一种基于电场驱动微尺度3D打印制备蜡基材料微结构的工艺。通过脉冲直流产生自激发静电场驱动皮升级体积石蜡微滴喷射沉积成形;研究了打印参数如气压、电场强度、脉冲频率及占空比等因素对于蜡模打印的影响;优化实验参数,制作了... 提出了一种基于电场驱动微尺度3D打印制备蜡基材料微结构的工艺。通过脉冲直流产生自激发静电场驱动皮升级体积石蜡微滴喷射沉积成形;研究了打印参数如气压、电场强度、脉冲频率及占空比等因素对于蜡模打印的影响;优化实验参数,制作了可用于PDMS转印的石蜡微模板,模板线宽为61.25μm,高度为44.13μm;结合微转印技术和等离子改性技术制作了微米级微流道芯片样件,并通过实验验证了其具备微流控芯片的基本特征。 展开更多

关键词 电场驱动 μ-3D打印 微流控 PDMS模具

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电场驱动熔融喷射微尺度3D打印微结构 被引量：2

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作者 彭子龙 韦子龙 李一楠 《电加工与模具》 2019年第6期57-60,共4页

提出了一种基于电场驱动喷射沉积3D打印的新方法来加工高分辨率结构,结合数值模拟与实验研究,揭示了其成形原理与喷射规律。通过优化工艺参数,使用内径250μm的喷嘴,在玻璃衬底上打印出点直径20μm的微图案,验证了电场驱动熔融喷射在微... 提出了一种基于电场驱动喷射沉积3D打印的新方法来加工高分辨率结构,结合数值模拟与实验研究,揭示了其成形原理与喷射规律。通过优化工艺参数,使用内径250μm的喷嘴,在玻璃衬底上打印出点直径20μm的微图案,验证了电场驱动熔融喷射在微尺度3D打印上的可行性。 展开更多

关键词 微尺度3D打印 电场驱动 熔融沉积成形 增材制造

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电场驱动喷射沉积微3D打印高分辨率氮化铝陶瓷基电路 被引量：3

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作者 于志浩 张广明 +7 位作者 李红珂 段培开 于尊 台玉平 李汶海 许权 赵佳伟 兰红波 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1353-1363,共11页

现有技术在高分辨率高密度电路的低成本批量化制造上仍然面临巨大挑战,无法满足陶瓷基电路对高频、高速、高密度集成的要求。提出了一种结合牺牲层的电场驱动喷射沉积微3D打印高分辨率氮化铝陶瓷基电路的新方法,该方法利用牺牲层克服了... 现有技术在高分辨率高密度电路的低成本批量化制造上仍然面临巨大挑战,无法满足陶瓷基电路对高频、高速、高密度集成的要求。提出了一种结合牺牲层的电场驱动喷射沉积微3D打印高分辨率氮化铝陶瓷基电路的新方法,该方法利用牺牲层克服了因陶瓷表面粗糙导致的射流不稳定问题,并借助牺牲层表面疏水特性进一步缩小线宽,实现了高分辨率电路的制造。实验研究了打印参数(电压、气压、打印高度、打印速度)、牺牲层以及烧结工艺对打印银线线宽和形貌的影响并优化了工艺参数。最后,使用含银量70%(质量分数)的导电银浆结合优化的工艺参数,在氮化铝基材表面实现了多种复杂电路图案制造,包括线宽/线距为2/3的高密度高分辨率电路图案以及目前已报道的最小线宽为8.1μm的导电银线。研究结果表明,结合牺牲层的电场驱动喷射沉积微尺度3D打印氮化铝陶瓷基电路新方法可为小型化、高功率陶瓷基集成电路低成本批量化制造提供有效途径。 展开更多

关键词 微尺度3D打印 牺牲层 氮化铝陶瓷基电路 高分辨率

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