飛秒激光微納加工中細(xì)觀力學(xué)研究.pdf

1、作為一種新型的激光成型技術(shù)，飛秒激光微納加工具有真三維的制作能力和亞微米的加工分辨率等技術(shù)特點(diǎn)，在MEMS研究領(lǐng)域受到越來越廣泛的重視，而微/觀情況下材料的細(xì)觀力學(xué)性能是MEMS研究領(lǐng)域中十分重要的組成部分。本文結(jié)合國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No．50275140和No．50335050)的主要研究內(nèi)容，對飛秒激光微納加工中的成型點(diǎn)、面的力學(xué)性能的檢測及分析方法進(jìn)行了深入研究。本文的主要成果如下： 首先，制備了飛秒激光微納加工成型點(diǎn)

2、；在標(biāo)定無針尖微探針的彈性系數(shù)的基礎(chǔ)上用原子力顯微鏡測量了成型點(diǎn)的力學(xué)性能；對于粘附力作用是否明顯的兩種狀況，應(yīng)用相關(guān)的彈性力學(xué)理論求解出了成型點(diǎn)的彈性模量；為了消除解析法形狀近似所帶來的誤差，對于粘附力作用不明顯的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，使用有限元方法建立了相應(yīng)的力學(xué)模型并求解出成型點(diǎn)的彈性模量。取得了飛秒微納加工成型點(diǎn)的彈性模量低于宏觀材料彈性模量的結(jié)論。 其次，為了降低飛秒激光微納加工成型點(diǎn)彈性模量的測試成本，利用有限元方法建立一系列經(jīng)

3、正交實(shí)驗(yàn)規(guī)劃好的力學(xué)模型并分別予以求解，得到支持向量機(jī)訓(xùn)練和測試樣本。借助于訓(xùn)練樣本，用支持向量機(jī)理論進(jìn)行了回歸分析，獲得了成型點(diǎn)變形量與微探針?biāo)芰χg的關(guān)系，并用測試樣本予以檢測，這一方法在保證測試精度的前提下大大地提高了效率。 最后，在分析了重復(fù)率對飛秒激光微納加工線、面的影響基礎(chǔ)上加工出了用于力學(xué)性能測量用的加工面；選用Cono-Spherical壓頭，用納米硬度計(jì)掃描了待測樣品以確定測試區(qū)域；設(shè)計(jì)了不同的加-卸載函數(shù)，