基于納米薄膜的卷曲微彈簧研究.pdf

1、微納結(jié)構(gòu)在物理、化學(xué)、微電子學(xué)以及傳感等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景，從而受到廣大科學(xué)工作者的關(guān)注。在過去十年以來，卷曲納米技術(shù)常被用于制備新型三維微納結(jié)構(gòu)。卷曲納米技術(shù)結(jié)合了“自下而上”以及“自上而下”兩種制備方法，將具有內(nèi)應(yīng)力的納米薄膜通從襯底上剝離，使其卷曲成為三維微納結(jié)構(gòu)。本論文主要介紹利用卷曲納米技術(shù)制備新型的三維卷曲微結(jié)構(gòu)以及對(duì)其性能進(jìn)行研究。
　　在本文中，通過在沉積金屬薄膜過程中引入傾斜生長(zhǎng)法，使納米薄膜具有各向異性的性

2、質(zhì)，從而利用卷曲納米技術(shù)首次制備了Ti金屬微彈簧。通過對(duì)工藝參數(shù)調(diào)節(jié)，可以精確地控制Ti金屬微彈簧的幾何參數(shù)。Ti金屬微彈簧的半徑隨著薄膜厚度的增加而增加，而微彈簧的手性以及螺旋角等參數(shù)則是由薄膜條帶與最優(yōu)卷曲方向之間的夾角所決定。
　　Ti金屬微彈簧在流動(dòng)的液體中受到粘滯力的作用而伸長(zhǎng)，據(jù)此，我們?cè)O(shè)計(jì)了基于Ti金屬微彈簧的液體流速傳感器，并定量地分析伸長(zhǎng)量與流速的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，Ti金屬微彈簧具備相當(dāng)可靠的超彈性行為。

3、r>　　此外，利用卷曲納米技術(shù)首次制備了聚丙烯酸-聚乙烯醇(PVA-PAA)/金屬卷曲微彈簧以及微管結(jié)構(gòu)。該三維卷曲微結(jié)構(gòu)具有刺激-響應(yīng)行為:當(dāng)外界的液體環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，PVA-PAA的體積膨脹或者收縮，從而影響PVA-PAA/金屬雙層膜內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)，最終導(dǎo)致微彈簧發(fā)生卷曲或展開。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，與微管結(jié)構(gòu)相比，在PVA-PAA/金屬雙層膜發(fā)生卷曲的過程中，微彈簧結(jié)構(gòu)的PVA-PAA薄膜的應(yīng)變值小于前者，這是由于在彈簧結(jié)構(gòu)中，部分應(yīng)變可