【摘要】：目前,納米加工技術(shù)在以下方面已有一定的進(jìn)展:(1)納米超聲鉗按功能可以分為非接觸式捕捉和接觸式捕捉功能,在非接觸模式下,被捕捉的納米物體與微操控探針不接觸,而在接觸模式下,被捕捉的納米物體與微操控探針接觸;(2)超聲方法已經(jīng)應(yīng)用于切割微米物體中;(3)銀納米片的制備主要采用化學(xué)方法,包括誘導(dǎo)化學(xué)還原方法、快速還原沉淀法、軟模板法、熱解沉積法等;(4)針筒式移液器可以移取微升/亞微升液滴。然而,上述技術(shù)中仍存在不足:(1)已有的超聲納米捕捉器件只能實(shí)現(xiàn)單個(gè)功能,即:非接觸式捕捉或接觸式捕捉;(2)超聲切割方法尚未應(yīng)用于單個(gè)納米物體的加工中;(3)在使用化學(xué)方法制備銀納米片時(shí),化學(xué)方法會(huì)使用或產(chǎn)生一些有害的化學(xué)物質(zhì),或者需要高溫高壓的工作條件,需要更綠色、更方便的銀納米片制備方法來加速銀納米片的應(yīng)用;(4)移液器移液的體積難以達(dá)到納升級(jí)。針對(duì)上述納米加工中存在的不足,論文開展了以下主要工作:通過微操控探頭在合適的工作頻率下的直線軌跡和橢圓軌跡超聲振動(dòng),在微操控探針周圍產(chǎn)生不同的聲流場(chǎng)模式,將納米線的非接觸式和接觸捕捉模式集成在了一個(gè)超聲器件中。非接觸捕捉模式使設(shè)備能夠處理粘性納米樣品,接觸捕捉模式使樣品的轉(zhuǎn)移方便。本文還提出了一種銀納米線切割方法并進(jìn)行了分析。該方法利用微切割刀具尖端的直線軌跡和橢圓軌跡超聲振動(dòng),以及銀納米線與基板之間的粘附力,實(shí)現(xiàn)了基板上單根銀納米線的切割。切口質(zhì)量取決于振動(dòng)速度和納米線直徑。對(duì)于基于直線軌跡振動(dòng)和橢圓軌跡振動(dòng)的切削,振動(dòng)速度必須大于臨界值,才能達(dá)到平坦的切口。對(duì)于基于橢圓軌跡振動(dòng)的納米切割,銀納米線的切口兩端呈現(xiàn)厚度逐漸減薄的鰭狀圖案。另外,在本工作中,作者提出并研制了一種柔性超聲微工具來碾壓空氣中固體基板上的銀納米線和銀微米顆粒,以制備銀納米片。制得的銀納米片厚度可以薄至數(shù)十納米,且當(dāng)振動(dòng)足夠大時(shí)碾壓效果對(duì)預(yù)壓力不敏感。該方法還可以用來將單根銀納米線焊接到基板上的金叉指電極上,所得結(jié)構(gòu)具有良好的焊接強(qiáng)度。最后,本文中所提出的微移液環(huán)結(jié)構(gòu)器件,有效便捷地實(shí)現(xiàn)了微納升水滴的移取、釋放。通過在去離子水中加入一定數(shù)量的納米材料物體,可以實(shí)現(xiàn)納米材料的移取。該移液器能實(shí)現(xiàn)在線觀測(cè),并且在移取液滴的初始階段便完成微納升液滴與液滴母體的脫離,使得在最終釋放含有納米固體材料的微納升液滴時(shí),不會(huì)發(fā)生微納升液滴與液滴母體之間的對(duì)流,從而使移取過程中保證微納升液滴不受液滴母體的干擾。在使用常規(guī)微升針筒式移液器移取液滴時(shí),通過推進(jìn)針筒擠壓針筒內(nèi)液體獲得液滴,而本文中的方法利用界面液體表面張力實(shí)現(xiàn)移取液滴。論文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.通過調(diào)整納米聲學(xué)鉗微操控探針的振動(dòng)模態(tài),實(shí)現(xiàn)了對(duì)水溶液-基板界面納米線的接觸式和非接觸式雙功能捕捉;2.提出了一種銀納米線切割方法,具有切割材料無氣化、可以在光學(xué)顯微鏡下實(shí)時(shí)切割等特點(diǎn);3.提出了一種柔性加工的方法,將銀納米線或銀微米顆粒機(jī)械地轉(zhuǎn)換為具有可控厚度和寬度的銀納米片,且柔性設(shè)計(jì)能夠避免硬質(zhì)材料對(duì)納米片的破壞;4.基于界面液體表面張力特性,提出了結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠的環(huán)式納升移液器設(shè)計(jì)方法,通過在液滴中加入納米顆粒,可實(shí)現(xiàn)納米固體材料的移取。本文采用的探針激勵(lì)型微納米加工器件,相較于基板激勵(lì)型結(jié)構(gòu),由于帶有微納工具頭,具有易于選取被加工對(duì)象的先天優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)可以應(yīng)用于納電子器件的制造、醫(yī)學(xué)樣品的檢測(cè)、柔性導(dǎo)電顯示屏的制備等產(chǎn)業(yè)中。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1;TB306
【圖文】：

南京航空航天大學(xué)博士學(xué)位論文第一章 緒論背景和意義學(xué)與技術(shù)起源于著名物理學(xué)家費(fèi)恩曼在 1959 年做的演講“There’s plenty of ”。提及納米科技，首先需要對(duì)納米有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)。納（Nano）來自希臘eter, 10-9m）指的是一種長度單位，一納米即為一公尺的十億分之一。成人的 50 微米（50×10-6m），一納米相當(dāng)于頭發(fā)絲粗細(xì)的五萬分之一，同時(shí)相當(dāng)于�。�10-10m）。一立方納米（nm3）相當(dāng)于大約單個(gè)原子體積的 20 倍。一個(gè)納相比，相當(dāng)于一個(gè)籃球與地球相比。圖 1.1 中給出了離子、分子等不同納米圍。圖 1.1 中同時(shí)包含了一些納米技術(shù)相關(guān)物體（如納米管、單電子晶體管圖 1.1 所示，可以看出納米科技與工程中所涉及的物體和系統(tǒng)都具有非常小的

據(jù)所加工對(duì)象的不同需要采用相應(yīng)的方法，而一些加工技術(shù)天微米到納米加工代表的不僅僅是結(jié)構(gòu)尺度的縮小，而是加工技中涉及到的關(guān)鍵因素有：顯微手段、納米材料和加工方法，如圖造納米材料、器件的神奇雙手，顯微手段就是加工中的眼睛。料、器件的加工中，加工方法需要根據(jù)具體的顯微手段進(jìn)行調(diào)相關(guān)納米加工技術(shù)主要在光學(xué)顯微鏡下實(shí)現(xiàn)，并輔以 AFM、學(xué)顯微鏡下進(jìn)行加工的原因是光學(xué)顯微鏡可以進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，等待數(shù)秒至數(shù)十秒顯示一幅圖像，這對(duì)于納米加工的過程控制是顯微鏡觀測(cè)微納米物體時(shí)，如果放大倍數(shù)較大，物鏡與被觀測(cè)文中，使用基恩士 VHX 超景深顯微鏡，當(dāng)使用 500 倍放大倍米線物體，而此時(shí)物鏡與被觀測(cè)物體之間的距離僅為約 3-5 毫頭的設(shè)計(jì)尺寸也相應(yīng)受到了限制。光學(xué)顯微鏡的不足之處在于無法測(cè)得納米材料單體的厚度方向尺寸。因此，當(dāng)需要獲得加，可以采用 AFM 和 SEM 進(jìn)行進(jìn)一步表征。

圖 1.3 光學(xué)抓取種起源于掃描隧道顯微鏡(STM) 的 Rohrer 共同研制成功了第一臺(tái)掃于非導(dǎo)電物質(zhì)而言,它不能直接進(jìn)成功了第一臺(tái)原子力顯微鏡(AFM)[領(lǐng)域更為廣闊。鏡的工作原理就是將探針裝在一彈掃描時(shí)，探針與樣品表面原子間的排以作為探針和樣品間排斥力的直接確測(cè)量微懸臂的微小變形，這樣就面形貌和其他表面結(jié)構(gòu)。對(duì)操控設(shè)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2800404