柔韧性薄膜抗揉搓性试验仪

Janus薄膜由于具有不对称的结构和独特的物理或化学性质，在传感、驱动、能源管理和先进分离等方面表现出了巨大的应用潜力。 　　其中，仿生柔性皮肤由于兼具灵敏感知、驱动和功能集成等特点，已经引起了人们广泛的研究兴趣。为实现这些特定的功能，需要选择合适的活性功能材料并以可控的方式形成不对称的结构。碳纳米材料由于具有优异的导电和导热性能、本征机械柔韧性、高化学和热稳定性、易于加工等优点，是一种极具应用前景的活性材料。 　　碳纳米材料和功能聚合物以可控方式进行不对称结合可以促进高性能传感、驱动和集成器件的设计，从而推动智能软体机器人的发展。因此，迫切需要对碳基Janus薄膜的设计原则进行全面总结，并深入讨论表面/界面结构和性能之间的关系，以指导其在柔性智能设备中的应用。 　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队陈涛研究员、肖鹏副研究员基于在碳基/高分子Janus薄膜的构筑及其柔性传感和驱动方面的长期研究基础，受邀在Accounts of Materials Research上发表题为“Carbon-based Janus Films Toward Flexible Sensors, Soft Actuators and Their Beyond”的综述文章(Acc. Mater. Res. 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/accountsmr.2c00213), 系统总结了碳基Janus薄膜的制备策略、结构与性能关系以及传感和驱动及其一体化集成器件应用方面的研究进展，并对该领域的未来发展进行了展望。 　　在该综述中，作者首先讨论了几种常见的碳纳米材料(例如，碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯、石墨和炭黑等)的基本性质和优缺点，以此来引导人们根据所需的性能和应用场景选择合适的材料。随后介绍了碳基Janus薄膜通用的制备策略，并根据制备过程中基底不同，将其分为固体支撑的物理和化学策略以及液体支撑的界面策略。其中，重点讨论了不同的设计原则和表面或界面结构以及性能之间的关系，以此来指导设计高性能器件。具有不对称功能耦合的碳基Janus薄膜进一步通过构建特殊表面微结构来实现高性能电子皮肤的开发，同时还能以支撑和自支撑构型用于非接触式感知。此外，由于碳纳米材料优异的光热转化以及湿度响应性能和聚合物层的功能可设计性，碳基Janus薄膜在高性能光热驱动、湿度驱动以及多刺激响应驱动器中取得了巨大进展。基于碳材料优异的导电和传感性能，碳基Janus薄膜还可以设计成自感知软体驱动器，极大推动了智能软体机器人的发展。 　　尽管碳基Janus薄膜在传感、驱动和一体化柔性器件的开发中得到了长足的发展，但仍然存在一些问题和挑战亟需解决。首先，碳纳米材料应用到植入式传感或驱动器件中时，需要考虑和生物相容性材料进行复合或者对器件进行封装来降低毒性风险。其次，为实现稳定的驱动和精确的传感信号反馈，需要进一步提高两相界面的结合强度。同时，赋予碳基Janus薄膜多功能性，例如自愈合、抗腐蚀、耐高温、抗冻等，以增强其在复杂、恶劣环境中的适应性。不仅如此，还需探索高效易得的方法以实现碳基Janus薄膜可控图案化，来构建高精度、定位传感器和可编程的多阶段驱动器。最后，为实现碳基Janus薄膜的大规模生产以及推动其在智能软体机器人中的发展，结合可扩展的界面制备策略和先进的打印以及卷对卷加工等技术似乎是一种不错的选择。 　　该论文得到了国家自然科学基金(52073295)、国家重点研发计划项目(2022YFC2805204、2022YFC2805202)、国家自然科学基金委中德交流项目(M-0424)、浙江(之江)实验室开放研究项目(No.2022MG0AB01)、中国科学院前沿科学重点研发项目(QYZDB-SSW-SLH036)、王宽诚教育基金(GJTD-2019-13)等项目的支持。基于先进制造技术构建碳基Janus薄膜用于传感、驱动及其一体化智能柔性器件

仪器信息网讯 “韧性城市”写入“十四五”规划和2035年远景目标纲要，这是我国五年规划中首次提及“韧性城市”这一概念。北京市提出到2025年建成50个韧性社区、韧性街区或韧性项目，形成可推广、可复制的韧性城市建设经验；全国两会上，人大代表围绕加强韧性城市建设、提高城市防内涝综合能力提交建议……近年来，建设韧性城市受到越来越多关注，提高城市韧性、增强抗风险能力，正成为现代城市建设管理的重大课题。如何通过科学仪器技术赋能，筑牢城市生命线？由仪器信息网（www.instrument.com.cn）主办，中国仪器仪表学会分析仪器分会、南京市产品质量监督检验院、我要测网(woyaoce.cn)、北京怀柔仪器和传感器有限公司等单位协办，中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会等单位支持的“韧性城市发展论坛”于5月19日在怀柔召开。作为第十六届中国科学仪器发展年会（ACCSI2023）同期活动，北京市、怀柔区及怀柔科学城管委会相关领导、相关委办局分管领导、怀柔区韧性城市建设相关参与单位代表、ACCSI2023参展科学仪器行业相关厂商等汇聚一堂，通过报告演讲、圆桌讨论、现场互动等形式，围绕“韧性城市”建设过程中，科学仪器行业能够发挥的作用，以及韧性城市建设赋能产业发展等议题进行探讨，共同为科技赋能城市更新，构建强韧性城市保障体系献计献策。论坛现场北京市怀柔区应急管理局副局长李长富主持论坛北京市怀柔区经济和信息化局局长杨惠芬论坛伊始，北京市怀柔区经济和信息化局局长杨惠芬开场致辞，并向与会领导和嘉宾表示诚挚欢迎。她表示，韧性城市建设已成为发展传感器产业的重要抓手。未来，怀柔区将坚持生态文明理念，坚持全面创新改革，深度推动科技与经济、科技与城市有机融合，加快传感器产业迭代升级，打造未来城市发展新典范。希望与会嘉宾今后可以更多参与到怀柔区建设中，成为推动怀柔韧性城市示范区和传感器产业全面高质量发展的重要力量。北京市应急管理局党委委员、副局长、一级巡视员刘斌北京市应急管理局党委委员、副局长、一级巡视员刘斌发表致辞称，北京市已完成韧性城市顶层设计，并将怀柔区作为全市唯一区级试点，希望怀柔区在建设韧性城市过程中持续发力、不断创新，形成更加高效和顺畅的协调发展机制，力争早日建成“怀柔模式”样本，将怀柔经验推广到全市，为建设更高水平的平安北京，保障人民生命财产安全提供坚实保障。清华大学公共安全研究院首席科学家苏国锋在韧性城市发展报告环节，清华大学公共安全研究院首席科学家苏国锋就《城市生命线安全监测预警》这一话题作主题报告。他向与会嘉宾阐述道，清华大学公共安全研究院团队在国家部委和地方省市的鼎力支持下，充分发挥产学研体系化优势，将城市生命线、安全韧性城市等城市安全理论研究、工程示范应用、仪器装备和传感器研发作为重点工作任务，突破城市安全和传感器技术领域“卡脖子”技术，创新研发并在多个城市落地实施城市生命线安全监测和韧性城市建设工程体系，提供系统性、可复制、可推广的解决方案。今后研究院将进一步加大技术和模式创新，为新时代城市安全建设提供坚实科研和技术保障。辰安科技高级副总裁吴鹏辰安科技高级副总裁吴鹏以《用科技赋能城市更新，构建强韧性的城市安全保障体系》为题发表演讲。他表示，辰安科技不断探索韧性城市发展模式，致力打造可复制、可推广的标杆案例，正面向全国推广应用。团队去年在怀柔区应急、区城管、区消防救援支队以及区经信局的大力支持下已经完成怀柔区韧性城市一期建设，重点建设燃气安全专项、消防安全专项两大应用场景和韧性城市技术迭代平台和综合运行监测中心，组建了一支专业的运营服务队伍。今后辰安科技将加强与产业上下游企业的合作互动，加强技术迭代平台赋能，充分依托怀柔韧性城市应用场景示范基地，全面推进韧性城市场景建设。清华大学公共安全研究院副研究员孙占辉清华大学公共安全研究院副研究员孙占辉从创新技术的角度阐述了韧性城市基层治理在怀柔区的实践案例。他先是分享了怀柔韧性城市一期建设成果，之后从理念、制度、技术迭代、服务、成效和未来拓展方向多个维度详细介绍了怀柔基层治理模式创新经验。他表示，以韧性城市建设为基础、以城市运行监测为抓手、以基层服务为支撑，建设具有怀柔特色的综合性、全方位、系统性、现代化的城市安全保障体系，通过韧性城市建设带动相关高端仪器和传感器产业聚集发展，不断增强人民群众的获得感、幸福感、安全感。在嘉宾演讲环节，以《城市燃气事故零死亡目标及实现路径》为题，中国城市燃气协会副秘书长马长城带来行业知识分享；北京市科学技术研究院科研处处长朱伟研究员发表题为《数字化技术推进韧性城市建设路径研究与应用》的主题报告；西人马联合测控科技有限公司董事长聂泳忠从企业角度分享了智能传感器与数据采集器赋能新测控技术的创新成果与应用实践。在最后的圆桌论坛环节，行业专家和企业代表围绕“韧性城市建设赋能产业发展”主题，从韧性城市前沿理论、工程实践以及未来产业发展方向等方面分享前沿观点、碰撞思维火花。清华大学公共安全研究院研究员陈涛、北京埃德尔博珂工程技术有限公司 CEO毋焱、华为OpenHarmony 使能部副部长陈鹏、埃睿迪信息技术（北京）有限公司总裁王燕为发言嘉宾，辰安城市智能副总经理曹诗嘉主持。清华大学公共安全研究院研究员陈涛教授指出，韧性城市概念大、涉及范围广，将会对传感器应用及其他产业带来具有更大想象力的拉动空间与带动作用。同时，韧性城市作为巨大的科技试验场，对传感器的技术产品亦提出了高标准、严要求，从根本上促进了传感器产业的技术迭代创新。从大的层面来看，韧性城市是一个全面数字化的过程，未来将会大幅提升城市安全保障能力和人民幸福指数，继而对数字中国建设形成有效助力。论坛现场，辰安科技下属子公司辰安城市智能与北京市长城伟业投资开发有限公司 、芯怀视界（北京）科技有限公司、北京新敏兴业环境科技有限公司、北京慧达智造科技发展有限责任公司、北京市万智生科技有限公司分别签订战略合作协议，旨在共同推动韧性城市和传感器产业的高质量发展与融合共建，进一步打造开放包容的城市安全建设生态体系。韧性城市示范项目旨在通过深入构建全方位、多尺度、立体化的韧性城市，丰富仪器设备和传感器产业在监测预警、防灾减灾、应急救援、城市管理、生态环境等诸多环节领域的应用场景和内涵。怀柔区坚持场景驱动，紧扣市场需求，立足北京、面向全国，聚焦怀柔韧性城市应用场景建设，搭建底层共性技术迭代平台，创建技术与市场相结合的商业模型，建立产业物联网与消费互联网的交汇，形成以场景促产业发展的新模式，带动以龙头企业为牵引的上下游产业集聚发展，助力怀柔高端仪器和传感器产业集聚区建设。

在当今这个科技日新月异的时代，薄膜材料因其优良的物理和化学特性，在包装、医疗、电子等众多领域得到了广泛应用。然而，如何准确评估薄膜的各项性能，确保其在各种应用场景下的可靠性，成为了摆在科研人员和生产企业面前的重要课题。幸运的是，ETT-01电子拉力试验机的出现，为薄膜性能的全面检测提供了强大的支持。ETT-01电子拉力试验机，作为一款专业的力学性能测试设备，不仅可以测试薄膜的拉伸强度，更能深入探索薄膜的剥离强度、断裂伸长率、热封强度、穿刺力等多项关键性能。这些性能参数对于评估薄膜的耐用性、密封性以及在实际应用中的表现至关重要。首先，剥离强度是衡量薄膜材料间粘附力的重要指标。通过ETT-01的精确测试，我们可以了解到薄膜与不同材料之间的粘附性能，为产品设计和生产工艺提供有力依据。其次，断裂伸长率是反映薄膜材料在受到外力作用时变形能力的关键参数。ETT-01能够准确测量薄膜在拉伸过程中的伸长率，帮助我们判断薄膜的柔韧性和抗拉伸能力。此外，热封强度也是薄膜性能中不可忽视的一环。ETT-01电子拉力试验机能够模拟薄膜在实际应用中的热封过程，测量热封后的强度，确保薄膜在包装、密封等应用场景下具有良好的密封性能。值得一提的是，ETT-01电子拉力试验机还具备测试薄膜穿刺力的功能。通过模拟实际使用中可能出现的穿刺情况，我们可以评估薄膜的抗穿刺能力，为产品设计和质量控制提供重要参考。除了以上提到的性能参数外，ETT-01电子拉力试验机还能测试薄膜的压缩、折断力等多项性能，实现对薄膜性能的全面解析。这一功能的实现，得益于ETT-01的高精度测试系统和先进的位移控制技术。通过这些技术手段，ETT-01能够确保测试结果的准确性和重复性，为用户提供可靠的数据支持。在实际应用中，ETT-01电子拉力试验机已经成为了众多薄膜材料生产企业、科研机构以及质检部门的得力助手。它不仅能够帮助用户全面了解薄膜的各项性能参数，还能为产品设计和生产工艺提供改进方向，推动薄膜材料行业的持续发展和创新。总之，ETT-01电子拉力试验机以其全面的测试功能和精准的测试结果，成为了薄膜性能全面解析的利器。它不仅能够满足科研人员和生产企业对薄膜性能评估的需求，还能为产品的质量控制和工艺改进提供有力支持。在未来的发展中，我们有理由相信，ETT-01电子拉力试验机将继续在薄膜材料性能测试领域发挥重要作用，为行业的进步和发展贡献力量。

在材料测试中，薄膜拉力机是评估软质包装材料性能的重要设备。选择合适的试样夹具不仅能确保测试过程的顺利进行，还能影响到测试结果的准确性。以下是关于如何选择试样夹具的详细指南。一、了解软质包装材料的特点柔韧性与延展性：大多数软质包装材料具有一定的柔韧性和延展性，因此在夹具设计时要避免对材料产生过大的压迫。薄膜特性：许多包装材料薄且轻，容易在夹持过程中滑动或撕裂。因此，选择夹具时需要考虑夹持的牢固性和材料的承受能力。二、合适的夹具类型平行夹具：这种夹具能够提供均匀的夹持力，适用于大多数软质包装材料。确保夹具两端平行，避免在测试中产生不必要的力偏差。齿型夹具：对细小或薄弱的软质材料，齿型夹具设计可以增加与材料的接触面积，防止滑动，提高夹持效果。软垫夹具：采用软垫材料的夹具，能够有效减小夹持过程中的压力集中，从而保护材料表面不受损伤，适合薄膜测试。三、夹具的材料选择抗磨损性：夹具材料应具备良好的抗磨损性能，防止在多次测试中磨损而影响夹持效果。防腐蚀性：若测试涉及特殊化学物质，夹具材料需要抵御腐蚀，以保证其长期使用的稳定性和准确性。四、考虑测试条件温湿度：测试环境的温度和湿度对测试结果可能有影响，因此夹具应在不同条件下保持稳定性能。测试速度：不同材料在拉伸过程中表现出来的特性可能随测试速度的变化而变化，应根据材料特性合理设定测试速度。五、遵循标准和规范行业标准：选择夹具时，需确保其符合相关行业标准（如ASTM、ISO等），以提高测试结果的可比性和可信度。定期校准：为了确保夹具的夹持精度，建议定期进行校准和维护，以适应不断变化的测试要求。六、总结选择合适的试样夹具对于薄膜拉力机测试软质包装材料来说至关重要。理解材料特性、选择合适的夹具类型、注重材料特性和遵循标准，可以显著提高测试的准确性与可靠性。合理的夹具选择与使用，不仅能为材料性能评估提供坚实的数据支持，还能为后续的产品改良与开发提供参考依据。

防护装备是保障人体生命安全的重要屏障，传统的材料体系已经无法有效应对日益复杂的冲击环境，发展新型防护材料成为提高人体生存能力的有效手段。EVA、EPS和EPP等材料因其轻质量、高回弹的特性被广泛用作防护装备的缓冲部件中，但冲击瞬间造成的局部变形效应仍会对人体造成钝性伤害（BABT）,损伤程度由主要变形处的凹陷深度所决定，损伤模式包括肌肉淤青、肋骨断裂等，严重威胁着人员的存活率与后续活动能力。为此，中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室魏延鹏研究团队，开发出一种针对冲击载荷具有自主调控能力的FIAM（Flexible Intelligent Anti-Impact Material）柔性智能抗冲击材料，并实现了基于力学环境的材料定向优化设计方法和工艺方案。在此基础上，研究团队通过将FIAM材料与乙烯-醋酸钙乙烯酯(EVA)低密度泡沫进行共混复合，开发了一款具有应变率强化效应的FIAM-EVA柔性智能抗冲击缓冲材料，以兼顾防防护装备对保护性与机动性的双重需求。采用多种动态测试手段对FIAM-EVA的动态力学性能进行表征，发现FIAM材料对基材的动态压缩强度具有显著增益效果，且幅度随加载速率的增加而提升。与此同时，通过将FIAM-EVA制成缓冲衬垫并与超高分子量聚乙烯防弹层形成新型柔性防弹衣，并使用高速发射系统对装备整体防护性能进行测试。实际测试结果表明，在抵挡相同的子弹冲击作用时，FIAM-EVA缓冲衬垫的背部凹陷深度仅为传统材料的49%，有效减轻了人体所受到的钝性伤害。为从微尺度层级分析FIAM-EVA的抗冲击防护机制，通过扫描电镜（SEM）手段对材料空间形貌进行系统性表征，还原FIAM与泡沫基体的复合结构形态，阐明了FIAM材料主要以孔隙填充、骨架包裹、薄膜覆盖、颗粒附着等形式与基体框架进行偶联，揭示了FIAM-EVA一种由多相物质在微观尺度上高度交联的复杂体系，材料优异的吸能耗能特性得益于多相物质间的协同变形作用。相较于传统EVA缓冲泡沫保护，FIAM-EVA材料能够有效降低人体表面的凹陷深度与接触压力，减轻弹着点处的钝性损伤，为穿着者的生命安全提供更强力保障。研究工作为FIAM体系在人体防护装备中的应用提供理论基础和技术支撑。该成果以“Effect of shear thickening gel on microstructure and impact resistance of ethylene–vinyl acetate foam”发表在Composite Structures上。该工作得到了国家自然科学基金委面上项目与青年基金项目（No.12072356和No.11902329），瞬态冲击技术重点实验室基金项目（No. 6142606221105）, 北京市科技计划-怀柔科学城成果落地项目（No. Z221100005822006）等项目的支持。基于FIAM材料独特的力学特性，研究团队围绕典型冲击防护应用场景，相继开发出FIAM-EP、FIAM-PU和FIAM-SR等复合材料体系，以其优异的柔韧性、可塑性、热稳定性、抗冲击性能，在高端电子器件防护、装备防护、个体防护领域（如运动防护等）具有非常好的应用前景，现阶段已通过知识产权授权形式与北京中科力信科技有限公司合作进入产业化应用推广阶段。图1. FIAM与EVA泡沫材料微观形貌特征示意图图2. 弹道冲击作用下IMECAM（a）与EVA（b）缓冲层背部峰值压力分布图

由济南兰光机电技术有限公司与国家包装产品质量监督检验中心(济南)共同承担的国家质检总局科技计划项目&ldquo 软包装耐揉搓试验仪的研制&rdquo 于2012年10月13日完成鉴定，验收通过。 　　本次鉴定委员会由国家加工食品安全监督检验中心王朝晖主任为主任委员，山东省包装改进办公室李振平主任，山东大学包装工程研究所张国强教授，中国出口商品包装研究所郭振梅所长，上海紫江彩印包装有限公司副总经理武向宁，联合利华（中国）有限公司产品研发技术中心经理林平，雀巢（中国）有限公司大中华区包装技术总监虞湛作为委员会成员出席了此次会议。在山东省质量技术监督局科技处曹镇处长主持下，鉴定委员会听取了济南兰光机电技术有限公司技术中心总监张目清的项目汇报，经过答疑评审，终鉴定济南兰光机电技术有限公司研制的软包装揉搓试验仪达到了国际领先水平，同意通过验收。 　　该软包装揉搓试验仪基于ASTM F392设计，可模拟复合薄膜、铝箔等软包装材料的揉搓、折压行为的动作、力度和速度，为验证揉搓后材料的物理性能变化提供定量评价标准。该项研发填补了国产揉搓试验仪的空白，解决了我国传统揉搓性能检测采用人工模拟试验的缺陷，实现了机械智能化的操作模式，为制订相关国家检测标准提供了技术支持。同时亦有助于缓解对进口产品的依赖程度，这对于国内软包装行业的发展，尤其是复合薄膜、镀铝薄膜的生产和使用都是非常有利的。 揉搓试验仪链接：http://www.labthink.cn/cn/product-info-1100100.html

p 　　有机太阳能电池具有质轻、柔性、成本低、弱光响应等优点，是当前太阳能电池技术的前沿热点研究方向。高效率﹑耐弯折和廉价的柔性有机太阳能电池在柔性可穿戴和便携式电子设备、光伏建筑一体化和军事等领域具有很强的应用潜力。目前，大多数有机太阳能电池的研究结果都是基于刚性的氧化锡(ITO)玻璃基板。但有机太阳能电池如果要实现商业化应用，其真正的优势是采用低成本的湿法印刷和卷对卷大面积工艺制造。在有机太阳能电池中，最常用的电极材料是铟掺杂的氧化锡(ITO)。然而，ITO在塑料基板上存在导电性差和机械脆性等问题，而且ITO通常在高温下通过真空溅射进行加工，这使得其价格昂贵，并且不利于采用大面积印刷和卷对卷来制备。已经有一些报道采用新的电极材料来代替传统ITO，如纳米银线、石墨烯、碳纳米管、导电聚合物等，其中聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)：聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)薄膜的成本相对较低，并且该薄膜表现出高光学和电学特性、优异的热稳定性、良好的柔韧性等。利用酸掺杂PEDOT:PSS可以大幅提高其导电率，但目前报道的大多数采用强酸如硫酸、硝酸等进行掺杂，再进行高温后处理，容易损伤PET等柔性塑料基板。 /p p 　　近日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义团队在前期高效率有机太阳能电池研究的基础上(Nature Photonics, 2015, 9, 520 Advanced Materials, 2018, 30, 1703005 Macromolecules, 2018, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b00683 Journal of Materials Chemistry A, 2018, 6, 464)，在柔性有机太阳能电池领域又取得新进展，创新性地开发了低温酸处理PEDOT:PSS电极替代需要高温溅射且昂贵的ITO电极。通过低温甲磺酸处理来提高PEDOT:PSS薄膜的导电性、降低薄膜的粗糙度，同时避免传统的强酸处理对柔性塑料衬底的破坏。进而利用全溶液加工技术，采用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性层，制备了全湿法加工非ITO的单结柔性有机太阳能电池，电池的能量转换效率达到10.12%，这是迄今报道的全湿法加工的柔性有机太阳能电池的最高效率。而且这类全溶液加工的柔性有机太阳能电池非常符合卷对卷印刷和刮涂等大面积制备工艺的技术要求，为有机太阳能电池低成本柔性化制备提供了重要的参考途径。该项工作以All Solution-Processed Metal Oxide-Free Flexible Organic Solar Cells with Over 10% Efficiency 为题发表在国际期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。葛子义和团队成员樊细为该论文的共同通讯作者，硕士生宋伟为第一作者。 /p p 　　上述研究得到了国家重点研发计划(2017YFE0106000和2016YFB0401000)、国家自然科学基金(51773212, 21574144和21674123)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SYS030)、中科院重点国际合作项目 (174433KYSB20160065)、中科院交叉创新团队、浙江省杰出青年基金(LR16B040002)和宁波市科技创新团队(2015B11002，2016B10005)等资助。 /p p style=" text-align: center " img title=" W020180523579124813794.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/b0085859-db45-42e0-b92f-b5f1ebccc183.jpg" / /p p style=" text-align: center " 图：柔性有机太阳能电池的结构示意图和光伏特性曲线 /p

图片来源：物理学家组织网由韩国科学技术院电气工程学院和国家纳米制造中心科学家领导的联合研究团队宣布，他们使用MXene纳米技术，成功开发出了一款防水且透明的柔性有机发光二极管（OLED），新材料即使暴露在水中也能发光和透光，有望应用于汽车、时尚和功能性服装等领域。相关研究刊发于最新一期美国化学学会《ACS Nano》杂志。透明柔性显示器在包括汽车显示器、生物保健、军事和时尚等多个领域备受瞩目。但众所周知，当发生小变形时，它们很容易断裂。为解决这个问题，科学家们正在对许多透明的柔性导电材料，如碳纳米管、石墨烯、银纳米线和导电聚合物等开展积极研究。MXene是一种具有高电导率和透光率的二维材料，具有优异的电化学和光电性能，可通过溶液加工实现大规模生产。尽管拥有这些诱人特性，但其电性能很容易因空气中的湿气或水而劣化，因此其商业化备受挑战。为解决这一问题，研究团队使用了一种封装策略，可保护MXene材料免受湿气或氧气引起的氧化，进而开发出一种寿命长、抗外部环境因素稳定性高的MXene基OLED。新设计的双层封装薄膜，可阻挡水分并具有柔韧性。其顶部还贴有厚度为几微米的塑料薄膜，使其可在水中洗涤而不会降解。这款基于MXene的OLED，亮度达到1000坎德拉/平方米或更高，即使在阳光直射的户外也可拥有清晰的显示效果。此外，即使在水下浸泡6小时，该OLED的性能也能保持稳定。研究人员指出，最新研究将成为MXene应用于电气设备领域的指导方针，可应用于其他需要柔性透明显示器的领域。

【研究背景】微电子转印技术是一种关键的异质集成技术，因其能够实现非传统布局和高性能电子系统的制造而广泛应用于可穿戴设备、柔性电子、生物传感器等领域。与传统的硬质电子材料相比，柔性电子材料具有优异的机械柔韧性和可变形性，能够贴合复杂曲面的应用场景。然而，传统转印技术中常用的弹性印章（如聚二甲基硅氧烷PDMS），虽然能够有效控制黏附力，但在处理脆弱的无机超薄膜时，往往会由于接触应力过大导致薄膜出现破裂或褶皱等问题，从而带来了精确传输和膜损坏的挑战。近日，来自浙江大学宋吉舟教授课题组在柔性电子器件的微纳膜转印技术研究中取得了新进展。该团队设计了一种基于局部熔融镓（Ga）印章的精准诱导局部熔融技术（PLMT）。通过激光或加热板的局部加热方式，该技术可以精确控制固态镓的局部熔融，利用镓液态时的流动性和优异的形变适应能力，实现对脆弱超薄膜的无损拾取与转印。与传统的完全熔融液态金属印章相比，该方法在维持印章结构完整性的同时，显著提高了转印的精度和操作的可靠性，减少了多余液态镓的残留。利用这种方法，该团队成功转印了微纳功能膜，显著提升了转印过程中的性能稳定性和精确度。这一策略为高性能柔性电子器件的发展提供了新的技术路径，进一步丰富了异质集成领域的应用能力。【表征解读】本文通过INSTRON机械测试系统测量了金属镓印章和PDMS印章在硅薄膜上的预载力和粘附力。这一表征手段揭示了印章与硅薄膜之间的相互作用，为后续微纳米薄膜的打印提供了基础数据。在测试过程中，以30μm/s的速度接触硅薄膜，并以300μm/s的速度进行撤回，从而精准记录了预载力和粘附力。这一结果对理解不同材料在印刷过程中的附着机制至关重要。针对液态金属（LM）滴制备过程，本文利用注射器进行液态镓的抽取，精确控制了液滴的体积和形状，进而分析了液态金属在PLMT过程中的流动特性。通过对不同直径注射器和针头的实验，得到了不同高度液滴的形成规律，为进一步优化打印工艺提供了指导。在激光瞬态加热过程中，本文使用近红外激光系统进行局部加热，通过测量加热前后固体镓印章的厚度变化，推算出液化镓的厚度约为90μm。这一微观机理表征深入揭示了固态镓在热场影响下的相变行为，为后续的微纳米印刷技术奠定了理论基础。此外，针对金属镓印章的相变过程，本文利用非接触式温度场检测技术，观察到固态镓在30°C以上开始融化，并在86.2°C完全熔化。通过激光系统的加热，固态镓在局部温度达到63.9°C时先行融化，从而促进了有效的回撤，避免了液态金属滴落的风险。该发现为高效液态金属印章的回收利用提供了新的视角。在硅纳米膜阵列的制备过程中，采用了带有600nm厚单晶硅的SOI晶圆，经过紫外光刻和ICP刻蚀等步骤，成功制备出69×69阵列的硅方块。这一过程中，通过表征氦气冷却和氟化硫气氛下的刻蚀效果，深入理解了硅膜的结构特性，为后续的薄膜打印奠定了坚实基础。本文还对超薄硅薄膜在不同接收体上的粘附机制进行了研究。通过分析不同材料（如聚酰亚胺、硅、玻璃和铜）的哈梅克常数，计算得到了其最大吸引力。结果显示，在弱粘附力下，液态金属的印刷过程显著优于传统方法，推动了柔性传感器阵列的进一步发展。最后，在柔性传感器阵列的制备中，本文通过聚酰亚胺前驱体的涂覆和光刻工艺，实现了电阻传感器的结构化。这一过程强调了对金属层的封装设计，以避免液态金属对金属互连的影响。经过一系列表征手段的深入分析，本文不仅揭示了液态金属和超薄硅膜的相互作用机理，还推动了新材料的制备和应用。PLMT拾取和印刷过程的示意图参考文献：Shi, C., Jiang, J., Li, C. et al. Precision-induced localized molten liquid metal stamps for damage-free transfer printing of ultrathin membranes and 3D objects. Nat Commun 15, 8839 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53184-7

近日，中国科学院大连化学物理研究所生物分离与界面分子机制创新特区研究组（18T7组）卿光焱研究员团队设计并制备了一种环境友好、多模式、可转换的手性光子薄膜。该研究为先进防伪材料的设计提供了新思路。早在中国古代，防伪标签（如水印、指纹和笔迹）就已广泛应用于文化、经济和军事等领域。创新的防伪技术对于市场的稳定、医疗健康和社会可持续发展等具有重要意义。目前，防伪标签主要使用发光或结构色材料，例如荧光染料、量子点、钙钛矿、室温磷光、纳米印迹光子阵列等，通过物理化学刺激、多色组合、利用复杂图案等实现编码安全。然而，由于自身的空间结构限制，这些防伪编码仅仅停留在一维或者二维的信息传递。相比之下，利用偏振衍生的手性发光材料，将大量有关视觉特征和空间结构的信息整合到一种复合材料中，可实现对每种信息进行编码或集成，从而大大提高防伪水平。纤维素纳米晶体（CNC）是一种来源丰富、绿色可持续的天然多糖聚合物，它可以进行自组装形成手性向列结构。本工作中，该团队将强手性的CNC系统与强发光的稀土配合物进行结合，制备出携带四种光学信息的手性光子复合膜。所获得的薄膜同时携带结构色、荧光、手性光和右旋圆偏振发光（CPL）信息，彼此之间可相互切换。基于这些多模式光学状态、湿度响应荧光或可调结构色、柔韧性和耐用性的综合特性，该光学系统在钞票防伪中表现出先进的应用潜力。同时，该材料还具有强CPL发射（不对称因子高达–0.36）、高绝对量子产率（66.7%）和偏振敏感的手性光学特性，这些研究将推动CNC光子材料在手性光学器件、光学探测器、视觉保护和手性传感等方面的应用。相关研究成果以“Multimodal, Convertible, and Chiral Optical Films for Anti-Counterfeiting Labels”为题，于近日发表在Advanced Functional Materials上。该工作的第一作者是大连化物所18T7组和二十八室博士研究生张福生。上述工作得到国家自然科学基金、我所创新基金、兴辽英才计划等项目的支持。（文/图 张福生、李琼雅）文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202204487

近年来，各大品牌的折叠屏手机、柔性可穿戴电子等智能设备层出不穷，成为行业热点。作为柔性电子设备的重要组成部分，柔性传感器用以测量温度，反映人体的各项指标。现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、敏感材料等限制，难以实现高温物理场的温度测量。因此，如何继承柔性薄膜传感器优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的应用是一个值得关注的问题。近日，来自微纳制造领域的一项最新研究成果，为柔性传感器突破高温应用瓶颈提供了新思路。西安交通大学机械工程学院精密工程研究所的刘兆钧博士、田边教授、蒋庄德院士及其合作团队首次制备出了具有良好温度敏感性的高温柔性温度传感器。相关成果发表于工程制造领域期刊《极端制造》。传统柔性温度传感器难以实现高温无损监测柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性，甚至可自由弯曲、折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂表面进行检测。在可穿戴方面，柔性的电子产品适合“人体不是平面”的生理特性，因此更易于测试皮肤的相关参数，其可将外界的受力或受热情况转换为电信号，传递给机器人的电脑进行信号处理，从而实时精准地监测出人体各项指标。“柔性薄膜温度传感器能变形、易附着、轻薄等优点受到了研究人员的广泛关注。”田边说，“热电偶式传感器以结构简单、动态响应快、便于集中控制等优点脱颖而出。”结合二者优势，热电偶式柔性薄膜温度传感器应运而生。“温度传感器主要由两部分组成，由两种不同材料制成的温度敏感层和柔性基板。温度敏感层常由金属以及金属化合物组成，柔性基材则选择已经商业化的聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺等高分子聚合物材料。”田边表示。实际上，柔性传感器的优势使其能运用到多个领域当中，除了可穿戴设备，柔性传感器还在医疗电子、环境监测等领域显示出很好的应用前景。然而，现有的柔性薄膜温度传感器受柔性衬底、温度敏感材料等限制，难以在高温环境场中工作，更无法实现功能化应用。“因为柔性基板的熔点通常低于400℃，在高温环境中发生碳化后会变脆、变硬，因此，很难在高温环境下使用现有的柔性温度传感器。这一点也限制了它们在航空航天、钢铁冶金和爆炸损伤检测等极端环境中的应用。”田边解释道。“现有的高温温度测量手段受限于设备尺寸大、需要破坏结构、破坏气流场、受环境干扰等，难以实现对温度场的无损实时温度监测。”博士生刘兆钧补充道。因此，如何继承柔性薄膜传感器的优势，实现柔性薄膜传感器在高温环境下的安装与应用是亟须解决的关键问题。突破多项柔性温度传感器测量瓶颈为了突破柔性温度传感器的温度测量瓶颈，田边教授团队创新性地选择了具有宽温域的铝硅氧气凝胶毡作为温度传感器的柔性基板。由于柔性基板表面不均匀、粗糙度较大，难以通过传统的微纳制造工艺实现薄膜沉积与功能化，因此团队选用了丝网印刷技术制备厚膜以克服上述困难。在制备传感器的实际操作中，田边、刘兆钧等人使用有机黏合剂混合功能粉末完成浆料配置，利用高温热处理的方法去除薄膜中的多余有机物，如环氧树脂、松油醇等。同时，团队还针对不同应用表面，基于柔性材料可变形、可共形的优势，实现了功能薄膜的特定曲面化制备。“就像球鞋设计者根据球星脚底的尺寸大小来制定码数一样，这种‘独家订制’能有效解决一些问题。”田边表示，这样制备好的柔性温度传感器能够贴附于不同曲率曲面，例如叶片等。同时，其也具有超薄、超轻等优点。这项研究首次实现柔性传感器在零下190℃至零上1200℃这一极广的温度范围内工作，测试灵敏度也达到了可观的226.7微伏每摄氏度（μV/℃）。这是现有所有柔性温度传感器难以实现的。扩大柔性传感器的工作温域，为柔性传感开拓了更广阔的应用领域，它在探险排难、航空航天、钢铁冶金等领域将呈现出巨大的应用潜力。在被问及新型柔性传感器何时能够实现实际应用时，蒋庄德表示：“我们团队的研究人员对制备的柔性温度传感器已经进行了多种实验室级测试与实际测试。其中，包括对航模发动机的尾喷温度进行实时监控，小型物理爆炸场爆炸瞬时温度测量以及对坩埚中金属熔化过程进行温度监测等。传感器在整个测试过程都表现出了优异的测温能力。”在蒋庄德看来，科技发展的目标始终围绕造福人类。他指出：“我们根据柔性温度传感器极轻、极薄的特点，创新性地将其应用于智能穿戴设备，如传感器与环保透明面罩相结合设计出的智能口罩，实现对人体呼吸状态的实时监测，有望惠及长期独居旅行者和慢性病患者。我们的科研成果可以给人们的生活带来便捷，这也让科研有了‘温度’。”目前，柔性传感器许多技术仍停留在研究阶段，柔性传感器产业链整体能力亟待增强。就技术本身而言，传感器本身的稳定性、耐磨损性等还需要进一步提高。而从整个产业链的配套来说，柔性电路、柔性存储，以及软硬连接等环节也需要跟进步伐。在未来，团队也期望将制备的柔性传感器进一步优化，实现飞机表面、涡轮叶片等国之重器上的温度测量，为我国科技进步添砖加瓦。

在进行薄膜的剥离试验时，薄膜拉力机的夹具选择和间距设置对保证测试结果的可靠性至关重要。以下将从夹具选择和间距设置两个方面进行详细探讨：夹具选择考虑薄膜特性：根据薄膜的材料、厚度、硬度、韧性等物理特性选择合适的夹具。例如，柔软且易变形的薄膜可能需要更柔软的夹面以减少夹伤；而较硬或高韧性的薄膜则可能需要更强的夹持力来确保测试过程中的稳定性。夹具的设计应确保在拉伸过程中薄膜能够均匀受力，避免局部应力集中或拉伸变形。夹具类型：平推夹具：通过平直的夹面接触并夹持薄膜，适用于大多数常规薄膜材料的拉伸测试。其设计简单，操作方便，能够有效减少薄膜在夹持过程中的变形和损伤。锯齿夹面夹具：能够增加与薄膜之间的摩擦力，防止在拉伸过程中薄膜滑动或脱落。这种夹具特别适用于哑铃型样条等不易断钳口的薄膜样品。橡胶面夹具：通过柔软的橡胶材质与薄膜接触，能够有效减少夹持过程中对薄膜的夹伤。同时，橡胶的弹性也能提供一定的缓冲作用，保护薄膜在拉伸过程中不受过度冲击。气动或液压夹具：通过油压或气压控制夹紧力度，能够提供更加稳定和准确的夹持效果。在高强度或大尺寸薄膜的拉伸测试中，这种夹具能够确保测试过程中的稳定性和安全性。材料匹配：夹具材料应与薄膜材料相匹配，以减少摩擦力和粘附力对测试结果的影响。例如，避免使用与薄膜材料摩擦系数较大或粘附力较强的夹具材料。夹持力校准：在使用前，应对夹具的夹持力进行校准，确保夹持力均匀分布且符合测试要求。这有助于消除因夹持力不均而导致的测试误差。间距设置试样尺寸：标准试样尺寸通常为宽10-25mm，长度不小于150mm。在试样上标定50mm间距的两条平行线作为测点。夹具间距调整：将试样放置在试验机的夹具中，夹具间距应根据试样厚度调整。启动试验后，拉力机沿梯形裂口方向施加拉力，直至试样完全撕裂。在此过程中，注意监控加载过程，记录相关数据。试样制备：确保试样的制备符合相关标准和要求，以减少试样本身对测试结果的影响。例如，试样的尺寸、形状、标距等应准确无误。提高测试准确性的其他措施多次测试取平均值：通过多次测试并取平均值来降低单次测试中的随机误差，提高测试结果的准确性。试验环境控制：保持试验环境的稳定性和一致性，如温度、湿度等环境因素可能对薄膜性能产生影响，因此需要在控制良好的环境中进行测试。操作人员培训：操作人员的技能和经验也可能对测试结果产生影响。因此，需要对操作人员进行专业培训，确保其能够熟练掌握测试方法和操作技巧。通过以上措施的实施，可以有效地保证薄膜剥离试验的测试结果的可靠性。同时，也有助于为薄膜材料的开发、优化和应用提供有力支持。

8月4日，中国科学院宁波材料技术与工程研究所柔性磁电功能材料与器件团队在《科学》（Science）上，发表了题为Intrinsically elastic polymer ferroelectric by precise slight crosslinking的研究文章。该研究提出了铁电材料的本征弹性化方法，即采用微交联法使铁电聚合物从线性结构转变为网络状结构，通过精准调控交联密度在实现弹性化的同时，降低结构改变对材料结晶性能的影响，开创性地同时将弹性与铁电性赋予同一材料。基于此，该研究创制了一种兼具弹性与铁电性，且具有较好的耐机械疲劳和铁电疲劳性能的弹性铁电聚合物。铁电材料是功能材料，通常是指在一定温度范围内具有自发极化且极化方向可随外加电场改变进行翻转或重新定向的晶体材料，其核心为自发极化。极化是极性矢量，由于晶胞中原子构型使得正负电荷重心沿该方向发生相对位移，形成电偶极矩，使得整个晶体在该方向上呈现极性，这个方向称为特殊极性方向。这对晶体的点群对称性施加了限制，在32个晶体点群中只有10个具有特殊极性方向，即1(C1)、2(C2)、m(Cs)、mm2(C2v)、4(C4)、4mm(C4v)、3(C3)、3m(C3v)、6(C6)、6mm(C6v)。只有属于这些点群的晶体才具有自发极化，即铁电材料必为晶体材料。这种特殊的晶体点群赋予了铁电材料诸多性能，使其在数据存储和处理、传感和能量转换以及非线性光学和光电器件等方面有诸多应用。而晶体在受到应力时能够产生的弹性回复是极小的，通常小于2%，这是传统铁电材料多表现为脆性（无机）或塑性（有机）的原因。可穿戴设备、柔弹性电子和智能感知等领域的快速发展，对于使用的材料提出了越来越高的要求即需要在复杂形变下依旧保持稳定的性能。电子器件使用的材料根据导电性可分为导体、半导体和绝缘材料，而导体和半导体目前已实现弹性化。而铁电材料作为绝缘材料中性能最丰富的功能材料之一，目前尚未实现弹性化，这限制了铁电材料在柔弹性电子等领域的应用。铁电材料的铁电性主要来源于其结晶区，但晶体本身几乎不具备弹性，因而铁电性和弹性难以在同一种材料中兼顾。铁电材料的弹性化方法通常有三种——结构工程、共混和本征弹性化。通过结构工程制备的样品只能在预应变值范围内进行形变，需要复杂的制造技术且难以降低器件尺寸。在采用无机铁电材料与弹性体共混方式制备的复合材料中，无机铁电材料的铁电畴杂乱无章，需要经过有效极化后才能表现出铁电性。由于无机铁电与弹性体的电阻率相差较大，在极化过程中电场主要施加在电阻率更大的弹性体中，导致弹性体相的电击穿和电机械击穿。因此，本征弹性化可能是铁电材料弹性化的唯一途径。本征弹性化能够促进材料的发展，使其具备可大规模溶液制备的能力、提高设备密度和材料的耐疲劳性等。有机铁电材料包括有机小分子铁电材料和以PVDF（聚偏氟乙烯）为代表的聚合物铁电材料。铁电聚合物的铁电性主要来源于分子链两侧由极性相差较大的原子或基团形成由一侧指向另一侧的偶极子。铁电聚合物的特点是具有高柔韧性、易于制造成复杂形状、机械坚固性和极性活性。聚合物中的铁电性是20世纪70年代在聚偏氟乙烯中发现的，是电能、机械能和热能之间有效交叉耦合的平台。因此，兼具铁电性和柔韧性的铁电聚合物可能是铁电弹性化的最佳候选对象。在过去几年，化学交联法在导体和半导体的本征弹性化过程中取得了显著进展。由于强的铁电响应需要高的结晶度，而好的弹性回复需要低的结晶度，因此传统的化学交联方法很难同时兼顾铁电响应和弹性回复。为此，该团队提出了“弹性铁电材料”的概念，设计了精确的“微交联法”在铁电聚合物中建立网络结构。选择聚（偏氟乙烯-三氟乙烯）（P(VDF-TrFE)，55/45mol%）作为反应基体材料，选择带有软而长链的聚氧化乙烯二胺（PEG-diamine）作为交联剂材料，使用低交联密度（1%～2%）赋予线性铁电聚合材料弹性的同时保持较高的结晶度。研究表明，交联后的铁电薄膜结晶相以β相为主，结晶均匀分散在聚合物交联网络中。在受力时，网络状结构能够均匀地将外力分散并且更多地承受应力，避免结晶区受到破坏。实验结果显示，交联后铁电薄膜在70%的应变下依旧具有较好的铁电响应，剩余极化约4.5μC/cm2并在拉伸过程中能够保持稳定，且具有较好的耐机械和铁电翻转疲劳性，提高了可靠性和使用寿命，拓展了使用范围。可见，“微交联法”是实现铁电弹性化行之有效的方法。该方法利用简单的化学反应实现了铁电性与弹性的良好匹配，为铁电材料弹性化提供了新思路。未来，研究团队将扩展此类方法，探索微交联法对于材料弹性化研究的普适性，并对制备的弹性铁电材料在可穿戴电子设备以及能量转换和存储、介电驱动等方面的应用进行探索。研究工作得到卢嘉锡国际合作团队项目、国家自然科学基金、浙江省钱江人才计划和浙江省尖兵领雁项目等的支持。铁电材料专家、东南大学教授熊仁根受邀在同期《科学》PERSPECTIVE专栏发表评论文章，认为这是突破性的工作，开辟了“弹性铁电”这一全新学科，并展望了弹性铁电材料可能的应用场景和未来的发展方向。图1. 弹性铁电的概念和合成策略示意图图2. 应变下弹性铁电的铁电响应。A为全弹性器件；B、C为全弹性器件在0%和70%的应变；D为在1kHz下0～70%应变下的P-E回滞曲线；E为不同应变下的名义Pmax、Pr和Ec和校正后的真实Pr。实验表明交联铁电薄膜在不同拉伸应变下均具有稳定的铁电响应。

[导读]目前，美国科学家成功研制出一种叫做“铁磁纸”的纳米等级材料，它是用纳米等级铁磁微粒灌注在普通纸张上，这种材料可用于制造微型机器人、研究人体细胞的微型镊子等。 腾讯科技讯(编译/悠悠)据美国科学日报报道，日前，美国普渡大学的研究人员成功研制一种磁性“铁磁纸”，它可用于制造手术仪器中的低成本“微型发动机”，研究细胞的微型镊子，微型机器人以及小型扬声器等。 美国科学家成功研制出一种叫做“铁磁纸”的纳米等级材料 　　这种特殊材料是采用矿物油和氧化铁“磁纳米微粒”浸透在普通纸张或者报纸上形成的，然后这种带有纳米微粒的纸张可在磁场中应用。电子计算机工程兼生物医学工程师教授芭芭克-齐伊(Babak Ziaie)说：“纸张是一种多孔基体，因此我们可以在纸张上承载一些特殊的物质，使其具备独特的功能。” 　　该新材料以低成本方式制造小型立体扬声器，微型机器人或者具有多种用途的发动机，其中包括控制细胞的镊子和最低程度侵入手术的柔韧性机械手指。齐伊说：“由于铁磁纸非常柔软，并不会对人体细胞或者组织构成损害，而且制造起来非常便宜。你可以剪裁一小块，用于制造微型发动机。” 　　一旦普通纸张上浸入“铁磁流体”混合物，纸张就覆盖着一层生物塑料薄膜，它具有一定程度的抗水性，避免液体蒸发，并能显著提高强度、硬度和弹性等机械性能。这项新材料的详细资料将于1月24日至28日在香港召开的第23届微电子机械系统IEEE国际会议上公布。 　　由于这项技术成本并不昂贵，不需要特殊的实验室制造，它可普遍地应用于大学和高校制造微型机器人和其他工程科学器件。这种纳米等级磁性微粒可从商业途径获得，磁性微粒的直径仅有10纳米，相当于人体头发的万分之一。铁磁纳米微粒中含有铁原子。 　　齐伊说：“或许你未曾使用过纳粒微粒，但是它们要比其他较大的微粒更容易使用，而且价格更便宜，纳米微粒的价格也非常低廉。” 　　研究人员使用一种叫做磁场排放扫描电子显微仪研究纳米微粒如何灌注在某些纸张中，齐伊说：“所有类型的纸张都可以使用，但是新闻报纸和柔软的纸张特别适合，这是由于它们具有很好的多孔性。” 　　研究人员现使用该材料制造小型悬臂致动器，这种结构非常类似于潜水艇，可在磁场中通过震动实现移动。齐伊说：“悬臂致动器非常普通，它们通常是由硅材料制成，而硅材料价格较高，要求在特殊的清洁室内制造完成。因此使用价格低廉的‘铁磁纸’是非常好的选择，它要比当前使用的硅材料价格便宜100倍。” 　　目前，研究人员还将铁磁纸制造成折纸，从而研究更为复杂的设计。

早在上世纪五十年代，美国贝尔实验室的研究者就发明了单晶硅太阳电池，利用单晶硅晶圆实现了太阳光能转换成电能的突破，并成功用于人造卫星，当时的光电转换效率仅有5%左右。近几年，研究人员通过材料结构工程和高端设备开发的协同创新，将单晶硅太阳电池的光电转换效率提高到26.8%，接近理论极限29.4%，制造成本和综合发电成本大幅度下降，在我国大部分地区达到平价上网。同时，单晶硅太阳电池在光伏市场的占有率也上升到95%以上。除了常规太阳电池在地面光伏电站和分布式光伏的大规模应用以外，柔性太阳电池在可穿戴电子、移动通讯、车载移动能源、光伏建筑一体化、航空航天等领域也具有巨大的发展空间，然而目前尚未开发出商用的高效、轻质、大面积、低成本柔性太阳电池满足该领域的应用需求。中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队通过高速相机观察发现，单晶硅太阳电池在弯曲应力作用下的断裂总是从单晶硅片边缘处的“V”字型沟槽开始萌生裂痕，该区域被定义为硅片的“力学短板”。根据这一现象，研究团队创新地开发了边缘圆滑处理技术，将硅片边缘的表面和侧面尖锐的“V”字型沟槽处理成平滑的“U”字型沟槽，改变介观尺度上的结构对称性，结合有限元分析、动态应力载荷下的分子动力学模拟和球差透射电子显微镜的残余应力分析，发现单晶硅的“脆性”断裂行为转变成“弹塑性”二次剪切带断裂行为。同时，由于圆滑处理只限于硅片边缘区域，不影响硅片表面和背面对光的吸收能力，从而保持了太阳电池的光电转换效率不变。该结构设计方案可以显著提升硅片的“柔韧性”，60微米厚度的单晶硅太阳电池可以像A4纸一样进行折叠操作，最小弯曲半径达到5毫米以下；也可以进行重复弯曲，弯曲角度超过360度。相关成果于5月24日在《自然》（Nature）杂志发表，并被选为当期的封面文章。论文通讯作者、上海微系统所研究员狄增峰介绍道:“对于具有表面尖锐‘V’字型沟槽的太阳电池硅片断裂行为的认识，启发了研究团队针对硅片边缘区域进行形貌改变，将尖锐‘V’字型沟槽处理成圆滑‘U’字型沟槽，从而让弯曲应变能够有效分散，有效抑制了应变断裂行为，提升了硅片的柔韧性，最终实现了高效、轻质、柔性的单晶硅太阳电池。”论文通讯作者、上海微系统所研究员刘正新介绍道:“由于圆滑策略仅在硅片边缘实施，基本不影响太阳电池的光电转化效率，同时能够显著提升太阳电池的柔性，未来在空间应用、绿色建筑、便携式电源等方面具有广阔的应用前景。”该工作通过简单工艺处理实现了柔性单晶硅太阳电池制造，并在量产线验证了批量生产的可行性，为轻质、柔性单晶硅太阳电池的发展提供了一条可行的技术路线。研究团队开发的大面积柔性光伏组件已经成功应用于临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域。该工作的第一完成单位为中国科学院上海微系统所，第一作者为上海微系统所副研究员刘文柱、长沙理工大学副教授刘玉敬、沙特阿美石油公司博士杨自强和南京师范大学教授徐常清。理论计算与北京航空航天大学副教授丁彬和南京师范大学教授徐常清合作完成。残余应力分析与长沙理工大学教授刘小春和副教授刘玉敬合作完成。高速相机拍摄硅片瞬间断裂过程由阿美石油公司博士杨自强完成。

【研究背景】随着科技的发展，诸如变形飞机和超强人工肌肉等未来技术的需求不断增长。这些技术要求金属合金不仅要具备超高的强度，还需具有如聚合物般的柔韧性。这种“强且柔”的特性组合能够实现低驱动成本的大范围形状变化，并且在大负荷下提供强大的抗断裂或屈服失效的能力，因此被广泛关注。然而，实现这种特性的合金一直面临挑战，因为强度与柔韧性之间存在不可避免的权衡。“强且柔”合金的关键在于其强度和弹性模量的结合。传统材料中，钢铁可以提供很高的强度（屈服强度σy 1 GPa），但同时其杨氏模量较高（E ≈ 200 GPa），表现出较强的刚性。相反，有机材料如纤维增强聚合物（FRP）则显示出较低的杨氏模量（E ≈ 10 GPa），具有较好的柔韧性，但其强度较低（σy 【表征亮点】1. 实验首次制备了一种Ti–50.8 at.% Ni双种子应变玻璃（DS-STG）合金，该合金展现了超高屈服强度（σy ≈ 1.8 GPa）和聚合物般的超低杨氏模量（E ≈ 10.5 GPa），同时具有约8%的超大橡胶状弹性应变。这种组合使其柔韧性优值（σy/E ≈ 0.17）显著高于现有的结构材料。2. 实验通过简单的三步热机械处理制备了该合金，该过程可扩展至工业生产线。该处理不仅导致超高强度（由于变形强化），还通过形成独特的“双种子应变玻璃”微结构（包含对齐的R相和B19′马氏体“种子”）实现了超低模量。原位X射线衍射显示，该合金的聚合物状变形行为源于应变玻璃与R相和B19′马氏体之间的无核化可逆转变。3. 该合金在宽温度范围内（&minus 80°C至+80°C）保持其优异的力学性能，适用于航空航天技术，并展现出优异的高应变疲劳抗性。在温度范围193 K至353 K内，合金的超高强度和柔韧性稳定性使其在多个未来技术领域中具有广泛应用潜力。【图文解读】图1：将类聚合物的超高强度DS-STG合金与典型的金属合金和有机材料进行比较。图2：DS-STG合金在宽温度范围内表现出类聚合物的超高强度，同时具有优异的高应变抗疲劳性能。图3：采用三步热处理路线，实现了DS-STG合金及各步骤后试样的显微组织。图4: DS-STG合金聚合物样弹性的原位XRD分析。图5: Ta≈573 K时DS-STG态的类聚合物超低模量和高可恢复应变。【科学启迪】这篇文章的研究揭示了一种新型的Ti–50.8 at.% Ni双种子应变玻璃（DS-STG）合金，突破了传统金属合金在强度与柔韧性之间的权衡限制。该合金结合了钢铁般的超高屈服强度（σy ≈ 1.8 GPa）和聚合物般的超低杨氏模量（E ≈ 10.5 GPa），同时具有约8%的超大橡胶状弹性应变，表现出极高的柔韧性优值（σy/E ≈ 0.17）。这一突破不仅在宽温度范围内（&minus 80°C到+80°C）保持优异性能，还展现了出色的高应变疲劳抗性。科学上，这一研究为实现同时具备高强度与高柔韧性的合金开辟了新路径，挑战了以往合金设计中的强度与柔韧性不可兼得的固有观念。通过简单的三步热机械处理工艺，该合金的成功制备也为大规模工业应用提供了可行性。这一发现对未来技术，如变形航空航天器和超人型人工肌肉，具有重要的推动作用，展现了在材料科学领域中克服传统限制的巨大潜力。参考文献：Xu, Z., Ji, Y., Liu, C. et al. A polymer-like ultrahigh-strength metal alloy. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07900-4

由于钙钛矿层中的缺陷，机械耐久性和长期运行稳定性是柔性钙钛矿太阳能电池（f-PSC）商业化的关键因素。中国科学院葛子义和Li Wei等人合成了一系列具有不同分子偶极子的-CN添加剂，包括2'-氟-[1,1'-联苯]-3,5-二腈（1F-2CN）、2'，6'-二氟-[1,2'-联苯]-3,5-二腈（2F-2CN）和2'，3'，4'-三氟-[1,6'-联苯]-3,5-三腈（3F-2CN）。 添加剂中的两个-CN基团可以与Pb2+缺陷配位，氟原子可以调节添加剂的偶极矩，并与带电荷的FA+基团形成氢键。因此，添加剂成功缝合了钙钛矿晶界处的缺陷，并释放了晶界应力，导致低杨氏模量和高机械柔韧性。同时，添加剂可以削弱电荷载流子与纵向光学声子之间的相互作用，并促进载流子的提取和传输。 此外，分子偶极更强的2F-2CN可以更好地提高f-PSCs效率和稳定性。因此，基于1F-2CN-、2F-2CN-和3F-2CN-的f-PSC分别具有21.87%、23.64%、24.08%和23.30%的功率转换效率（PCE）。得益于钙钛矿膜，含有改性添加剂的未封装f-PSC具有优异的机械可靠性以及良好的光、热和空气稳定性。 本研究采用Enlitech QE-R产品进行量测。

【研究背景】压电效应作为铁电材料的关键特性之一，因其在能量收集、传感器、变换器和催化等领域的广泛应用而备受关注。与传统的无机陶瓷压电材料（如钛酸钡和铅锆钛酸铅）相比，采用有机-无机杂化材料具有更好的柔性和兼容性。然而，这类材料也面临着如压电响应弱、相分离和应力分布不均等问题，这为其在实际应用中带来了挑战。近日，来自浙江师范大学张毅、陆海峰、付大伟课题组合作在柔性压电材料的研究中取得了新进展。该团队设计并制备了一种多孔复合压电材料，通过将热塑性聚氨酯（TPU）与分子铁电材料TMCM-CdCl3结合，形成了具备优异性能的柔性压电复合体。利用COMSOL有限元分析，该研究揭示了多孔TPU的三维互连结构在机械能吸收方面的重要作用，从而显著提高了复合材料的功率密度、灵敏度和疲劳抗性。研究结果显示，在周期性外部刺激下，含有50%分子铁电材料的柔性压电复合材料达到了103 V的输出电压、42 μA的电流和636.9 μW cm&minus 2的功率密度。这一功率密度超过了聚偏二氟乙烯（PVDF）材料2000多倍，为有机-无机杂化分子铁电复合材料在柔性压电设备领域的应用开辟了新的可能性。【表征解读】本文通过Bruker D8 Advance Cu-K辐射X射线衍射仪（XRD）和场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）对多孔压电复合材料和纯TMCM-CdCl3晶体进行了系统的表征，揭示了材料的晶体结构与微观形貌之间的关系。XRD图谱显示，复合材料中的TMCM-CdCl3保持了良好的结晶性，表明其在聚氨酯基体中的分散均匀性，这为后续的压电性能提供了基础。针对多孔材料的结构特点，本文通过显微镜表征深入分析了材料的孔隙率及其分布情况，发现多孔结构显著提升了压电复合材料的机械能吸收能力和电气响应。FE-SEM图像显示，复合材料的孔隙结构形成了三维互连网络，这种结构不仅提高了材料的柔韧性，还增强了其在外部力作用下的稳定性。这些微观机理的探讨使我们获得了对材料性能提升的深入理解，并挖掘了有机-无机杂化材料在压电应用中的潜力。在此基础上，通过高压极化装置对多孔复合材料进行极化，进而获得了显著的压电响应。实验结果表明，含有50% TMCM-CdCl3的复合材料在周期性外部刺激下，实现了高达636.9 μW/cm² 的功率密度，这一结果远超传统聚偏二氟乙烯（PVDF）材料，为新型柔性压电设备的开发提供了新思路。总之，经过XRD和FE-SEM等多种表征手段，本文深入分析了多孔压电复合材料的微观结构及其对压电性能的影响，进而成功制备出新型的有机-无机杂化压电材料。此研究成果不仅推动了柔性压电设备的进步，还为未来的材料设计与应用提供了重要的理论依据与实践参考。本研究中柔性多孔压电材料的设计策略参考文献：Luo, JQ., Lu, HF., Nie, YJ. et al. Porous flexible molecular-based piezoelectric composite achieves milliwatt output power density. Nat Commun 15, 8636 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-53031-9

通风、空调、照明、供暖等能耗占建筑总能耗的40%以上，同时温室气体排放和全球人口持续增加，极大加剧了全球气候变暖。因此，基于外界环境条件调节太阳辐射的智能窗受到了极大的关注。该智能窗可通过感知外部刺激(如光、热、电等)而产生相应的光学性质变化，从而选择性地吸收或反射太阳辐射，达到改善室内光强、温度的目的。根据制备材料常分为热致变色智能窗、光致变色智能窗、机械致变色智能窗以及电致变色智能窗。其中，热致变色智能窗因其对天气和温度的适应性响应而得到广泛的研究。 近年来，热响应水凝胶在超过低临界溶解温度(LCST)时，可快速完成从透明状态到不透明状态的可逆转变，可作为一种新型热致变色智能窗的材料。热响应水凝胶智能窗可以在无需额外能量输入的情况下，最大限度地利用太阳光的热量，对能耗的降低具有重要作用。聚(N-异丙基丙烯酰胺）(PNIPAM) 是最常用的热响应材料，其LCST大约是32℃。PNIPAM水凝胶在可逆相变过程中表现出高太阳光调制能力，而且在室温下具有高透光率，可以保证良好的室内能见度。然而，纯PNIPAM水凝胶柔韧性较差，难以通过传统的制备技术制造复杂的结构。因此，需要开发一种具有良好的机械性能、高太阳光调制能力以及高透光率的新型水凝胶用于智能窗的制备。3D打印技术作为一种新型的材料加工技术，因其设计灵活、成本低、加工效率高等优点，已经应用于复杂结构水凝胶的加工制备。然而，受限于刺激响应型单体，通过3D打印技术制备高分辨率结构的水凝胶智能窗仍极具挑战性。近日，湖南大学王兆龙课题组开发了一种新型的热响应3D打印水凝胶用于智能窗的设计，基于面投影微立体光刻(PμSL) 3D打印技术，水凝胶结构的分辨率高达40μm。研究者基于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)与亲水性的4-丙烯酰吗啉(ACMO)乙烯基单体的共聚反应制备了热响应水凝胶。该水凝胶响应机理是通过可逆亲水/疏水相变反应调节NIPAM-ACMO共聚物对光的散射行为：当温度低于LCST时，NIPAM-ACMO共聚物同水之间形成分子间氢键，入射光可以透过；一旦温度超过LCST，疏水缔合物主导太阳光的传输，导致入射光发生散射，水凝胶由透明状态转变为不透明状态，阻挡太阳光的照射(图1)。采用PμSL (nanoArch S140, 摩方精密)在玻璃衬底上打印水凝胶图案，最高分辨率可达40μm。水凝胶图案在20℃是透明的；然而，当温度升高至40℃时，图案化的水凝胶选择性地由透明状态转变为不透明状态(图2)。而且，3D打印水凝胶从透明状态到不透明状态的转变是可逆的。 图1.a：热响应水凝胶设计的光学透明-不透明可切换窗口刺激响应变化的示意图 图2.基于PμSL3D打印技术制备的水凝胶图案。a：光固化树脂的组成成分；b：打印水凝胶的拉曼光谱；c：PμSL 3D打印技术原理示意图；d：3D打印高分辨率水凝胶图案，标尺是100μm；e：图案化水凝胶选择性透明-不透明转变的图片，标尺是5mm图3. 柔性热响应水凝胶器件的性能。a：透明水凝胶承受变形的照片(20℃)，比例尺是10mm；b：不透明水凝胶承受变形的照片(40℃)，比例尺是10mm；c：不同ACMO质量含量的水凝胶应力-应变曲线；d：不同PEDGA质量含量的水凝胶应力-应变曲线；e：不同温度下的水凝胶应力-应变曲线；f：PDMS衬底上水凝胶的透射光谱；g：PC衬底上水凝胶的透射光谱；h：水凝胶智能窗与已有文献报道的性能比较 同纯PNIPAM水凝胶智能窗相比，热响应ACMO单体赋予新型水凝胶极好的柔韧性和超高的拉伸性。其可以承受很大的变形，例如弯曲、拉伸、扭转；单轴拉伸试验表明水凝胶拉伸性能最大值为1500%。采用3D打印水凝胶制作的柔性热响应智能窗表现出优异的太阳光调制能力。智能窗在20℃是完全透明的，透光率(Tlum )高达85.847%；当环境温度超过LCST时，智能窗能通过超快的透明状态-不透明状态的转变调节太阳光的传输，太阳光调制率(∆Tsol)高达79.332%。相比于其他文献报道的热致变色智能窗，该工作中制备的柔性水凝胶智能窗表现出超高的透光率和太阳光调制率。此研究在新一代理想智能窗的节能方面具有巨大的应用潜力。该研究成果，以“3D printed hydrogel for soft thermo-responsive smart window”为题发表在International Journal of Extreme Manufacturing上。

牛肉棒的韧性检测（量化硬度韧性等质构特征与消费者可接受的咬、嚼和撕度紧密关联）检测背景：一家大型牛肉条和牛肉干生产商正在寻找一种可量化的、一致的方法来测量并最终更好地控制其产品的质地。目前的方法只涉及简单的视觉检查和非常主观的人类感官评价。制造商收到了消费者的投诉，说有些牛肉棒咬起来太难嚼了。制造商需要为他们的理想产品制定一个基准参考或标准，以便他们可以比较其他产品(如太耐嚼)。在我们测试之前，他们只使用感官分析来确定产品的咬合力，然而，他们想要一种方法来量化数据并可视化口味的差异以及理想样品和不理想样品的差异。一种一致和可重复的测量和控制质构的方法是必不可少的。测试结果：所有测试都是使用TMS-Pro进行的，TMS-Pro带有250N测压元件和剪切刀片夹具，采用Warrner-Bratzlerdesign，这是评估肉制品韧性的行业标准。底部的图表展示了从4种不同牛肉棒产品的运行样本中收集的数据。图表显示了4种口味之间的显著差异。在对每种口味进行多次测试后，制造商可以得到该特定口味的“标准”或基线。然后，他们可以将这个数字(峰值力)与被认为“太有嚼劲”的产品进行比较。实验结论：快速和简单的测试，给出可重复的，客观的结果，几乎实时处理客户现在将有一种量化的方式来显示配方变化造成的纹理差异

p style=" margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 在半导体器件不断小型化以及柔性化的主流趋势下，以二硫化钼（MoS2）等过渡金属硫属化合物（TMDC）为代表的二维半导体材料显示出独特的优势。国际半导体联盟在2015年的技术路线图（International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS）中明确地指出它是下一代半导体器件的关键材料。二维半导体材料具有超薄厚度（单原子层或少原子层），优异的电学、光学、机械性能及多自由度可调控性，使其在未来的更轻、更薄、更快、更灵敏的电子学器件中具有优势。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 然而，现阶段以器件应用为背景的单层二硫化钼研究仍然存在以下两个关键的科学问题：（1）材料制备，如何获得高质量大尺度的二硫化钼晶圆；（2） 器件工艺，如何实现高密度、高性能、大面积均一的器件加工。这是新型半导体材料从实验室走向市场要经历的共性问题，如能解决其高质量规模化制备和集成器件性能调控的关键科学障碍，必将有力推动二维半导体材料的应用发展进程，给柔性电子产业注入新的发展动力。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 松山湖材料实验室张广宇副主任带领的二维材料团队，在过去十多年一直致力于高质量二维材料的外延、能带调控、复杂结构叠层、功能电子器件和光电器件的研究。近期，团队利用自主设计搭建的四英寸多源化学气相沉积设备，采用立式生长方法在蓝宝石衬底上成功外延制备了四英寸高质量连续单层二硫化钼晶圆，所外延的高质量薄膜由高定向（0° 和60° ）的大晶粒（平均晶粒尺寸大于100 μm）拼接而成。在这种高定向的薄膜中，高分辨透射电子显微镜观测到了近乎完美的4|4E型晶界。得益于独特的多源设计，所制备的晶圆具有目前国际上报道中最高的电子学质量。相关工作发表在近期的Nano Letters 2020上。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: center font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 0em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/d61f3a56-f685-4c35-b5f6-c26a3ec32821.jpg" title=" 4a36acaf2edda3cc9bd4902a0de55106213f929f.jpeg" alt=" 4a36acaf2edda3cc9bd4902a0de55106213f929f.jpeg" / /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important " span class=" bjh-image-caption" style=" user-select: text !important font-size: 13px color: rgb(153, 153, 153) display: block margin-top: 11px text-align: center " 四英寸高定向单层二硫化钼外延晶圆 /span /div p style=" margin-top: 26px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 在此基础之上，团队进行了一系列器件加工工艺的优化，包括：（1）采用兼容的微加工工艺，逐层制作器件，保证了器件层与层之间的洁净，实现了器件阵列加工的大面积均一性；（2）采用独特的物理吸附与化学反应相结合的原子层沉积方法，提高了器件绝缘层质量；（3）采用金/钛/金多层结构作为接触电极，有效降低了器件的接触电阻。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 通过这些优化手段，成功实现了大面积二硫化钼柔性晶体管以及逻辑器件（如反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器等）的制作，器件表现出优异的功能特性。其中，柔性场效应晶体管器件密度可达1518个/平方厘米，产量高达97%，是目前已报道结果中最高指标。此外，单个器件还表现出优异的电学性能和柔韧性，开关比达到1010，平均迁移率达到55 cm2 V-1s-1，平均电流密度为35 μA μm-1。相关结果发表在近期的Nature Electronics 2020上。 /span /p div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b5c1c60c-854b-4a68-ac68-4f2091e8ec2f.jpg" title=" 2.jpeg" alt=" 2.jpeg" / span class=" bjh-image-caption" style=" user-select: text !important font-size: 13px color: rgb(153, 153, 153) display: block margin-top: 11px text-align: center " 大面积二硫化钼柔性晶体管与柔性逻辑器 /span /div div class=" img-container" style=" margin-top: 30px font-family: arial font-size: 12px white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) user-select: text !important text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/d6d7193c-438b-4de1-8723-953def3c6f33.jpg" title=" 3.jpeg" alt=" 3.jpeg" / /div p style=" margin-top: 26px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: center font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 0em user-select: text !important " span style=" font-size: 12px user-select: text !important " 二硫化钼柔性反相器、或非门、与非门、与门、静态随机存储器以及五环振荡器 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " span class=" bjh-p" style=" user-select: text !important " 这两项工作突破了晶圆级高质量二硫化钼薄膜的外延技术，实现了二硫化钼柔性晶体管器件及逻辑器件的高密度集成，为大面积柔性电子器件的发展提供了新的思路与技术基础，预期可以有效推动二维半导体材料在柔性显示屏、智能可穿戴器件方面的应用。 /span /p p style=" margin-top: 22px margin-bottom: 0px padding: 0px line-height: 24px color: rgb(51, 51, 51) text-align: justify font-family: arial white-space: normal background-color: rgb(255, 255, 255) text-indent: 2em user-select: text !important " 该系列工作由松山湖材料实验室与中国科学院物理研究所联合完成，并得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中科院B类先导专项、中科院青促会等项目的资助。 /p

引言薄膜材料因其轻质、透明、柔韧等特点，在包装、电子、医疗等多个领域得到广泛应用。拉断力作为衡量薄膜材料机械强度的重要指标，对于确保产品质量和安全性至关重要。电子剥离强度试验机作为一种精密的测试设备，其在薄膜材料拉断力测试中的应用引起了业界的关注。薄膜材料的拉断力测试拉断力测试主要用于评估材料在受到垂直于其表面的拉力作用时的断裂行为。测试过程中，材料被拉伸直至断裂，记录的最大力量即为拉断力。电子剥离强度试验机的特点电子剥离强度试验机设计用于模拟材料间的剥离行为，其特点包括：精确的力量测量：能够测量材料间剥离时的微小力量变化。可控的测试速度：可以调节剥离速度，以适应不同的测试需求。数据记录与分析：能够记录剥离过程中的力量-位移曲线，并进行数据分析。拉断力测试与剥离强度测试的区别测试目的：拉断力测试关注的是材料的断裂行为，而剥离强度测试关注的是材料间的粘接性能。测试方法：拉断力测试通常采用拉伸模式，剥离强度测试则采用剥离模式。电子剥离强度试验机在拉断力测试中的应用虽然电子剥离强度试验机主要用于剥离强度测试，但其高精度的力量测量和可控测试速度的特点，理论上也适用于薄膜材料的拉断力测试。然而，需要注意的是：设备配置：试验机需要具备足够的拉伸测试功能和相应的夹具。测试标准：应遵循相关的测试标准，如ISO、ASTM等，以确保测试结果的准确性和可重复性。数据解释：拉断力测试的数据解释与剥离强度测试有所不同，需要专业的分析和评估。结论电子剥离强度试验机在一定程度上可以用于薄膜等材料的拉断力测试，但需要确保设备具备相应的拉伸测试功能，并严格按照测试标准进行操作。通过精确的测试和专业的数据分析，可以有效地评估薄膜材料的机械强度，为产品质量控制提供重要依据。

新华社东京7月29日电日本东京大学和奥地利约翰· 开普勒大学的联合研究小组最新宣布，他们研发出世界最薄最轻的有机发光二极管(OLED)，可随意弯曲，厚度仅为2微米(1毫米等于1000微米)。 　　据日本时事社等网站29日报道，研究小组在厚度仅为1.4微米的超薄PET塑料薄膜上，成功制造了总厚度2微米、每平方米重量仅为3克的有机发光二极管。它具有良好的柔韧性，任意弯曲都不会影响其通电性能。 　　研究小组此前还利用超薄高分子薄膜，成功开发出由碳分子材料组成的超薄有机太阳能电池和有机晶体管集成电子回路。此次新技术发明，可以使得有机发光二极管、有机太阳能电池和有机晶体管等元器件集成在同一个高分子薄膜上，比先前的同类电子设备更加轻薄实用。 　　有机发光二极管和有机太阳能电池是近些年材料研发领域的重点项目，并且已进入实用阶段。有机发光二极管显示设备具有省电、色彩再现好以及应答速度快等优点，被视为下一代显示材料，对其轻量化和超薄化的需求一直驱动着相关技术进步。

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最新发现与创新 　　1月8日，江南石墨烯研究院对外发布，全球首款手机用石墨烯电容触摸屏在常州研制成功。该成果经上海科学技术情报研究所和厦门大学查新，显示为国内首创，国外尚处于研发和概念机阶段。 　　现有手机触摸屏的工作层中不可缺少的材料为陶瓷材料氧化铟锡。氧化铟锡的价格高、用量大、易碎、有毒性(与铅的毒性可比)。而石墨烯触摸屏合成对环境无害，需要资源少，并且随着生产工艺的不断改进，生产成本有望大大低于传统氧化铟锡触摸屏。 　　由江南石墨烯研究院、常州二维碳素科技有限公司联合无锡丽格光电科技有限公司和深圳力合光电传感器技术有限公司共同研发的手机用石墨烯电容触摸屏项目，完成了基于石墨烯薄膜的手机触摸屏模组的工艺流程调试，成功制成电容触摸屏手机样机，并完成了功能测试，推出了可以实现基本功能的石墨烯电容触摸屏手机。电容屏传感器整个触摸区域可以识别单指和双指触摸及进行画线动作，实现图片单指手势左右拖动及双指手势放大和旋转。 　　据常州二维碳素科技有限公司于庆凯博士介绍，该成果与传统氧化铟锡触摸屏相比，除能实现功能替代外，更为重要的是具有优异的柔韧性。从技术层面上讲，该成果的问世缩短了产业界对石墨烯材料8—10年产业化的时间预期。今年，该成果可为手机商提供10万片触摸屏，成本比现用材料降低30%。 　　中科院院士、清华大学教授、江南石墨烯研究院名誉院长薛其坤认为，该项目攻克了能满足手机用触摸屏工艺要求的石墨烯薄膜制备技术难题，实现了大尺寸、高均匀、高导电、高透光的石墨烯薄膜的连续制备 展示了石墨烯薄膜透明电极材料所独特的性能优势，良好的商业价值和广阔的市场前景 石墨烯薄膜的使用，拓宽了未来柔性电子显示器件和柔性太阳能电池等产品开发的商业化空间。

在进行薄膜材料的拉力试验时，选择合适的夹具是至关重要的。夹具不仅影响到测试的准确性，还直接关系到试验过程的安全性和效率。以下是根据不同类型的薄膜，拉力试验机应如何选择合适的夹具的详细分析。一、了解薄膜特性首先，需要明确待测试薄膜的材质、厚度、硬度、韧性等物理特性。这些特性将直接影响夹具的选择和设计。例如，柔软且易变形的薄膜可能需要更柔软的夹面以减少夹伤；而较硬或高韧性的薄膜则可能需要更强的夹持力来确保测试过程中的稳定性。二、夹具类型选择1. 平推夹具适用薄膜类型：柔软且不易滑动的薄膜。特点：平推夹具通过平直的夹面接触并夹持薄膜，适用于大多数常规薄膜材料的拉伸测试。其设计简单，操作方便，能够有效减少薄膜在夹持过程中的变形和损伤。2. 锯齿夹面夹具适用薄膜类型：表面较为粗糙或需要增加摩擦力的薄膜。特点：锯齿夹面能够增加与薄膜之间的摩擦力，防止在拉伸过程中薄膜滑动或脱落。这种夹具特别适用于哑铃型样条等不易断钳口的薄膜样品。3. 橡胶面夹具适用薄膜类型：软质、易变形的薄膜。特点：橡胶面夹具通过柔软的橡胶材质与薄膜接触，能够有效减少夹持过程中对薄膜的夹伤。同时，橡胶的弹性也能提供一定的缓冲作用，保护薄膜在拉伸过程中不受过度冲击。4. 气动/液压夹具适用薄膜类型：大尺寸、高强度的薄膜。特点：气动或液压夹具通过油压或气压控制夹紧力度，能够提供更加稳定和准确的夹持效果。在高强度或大尺寸薄膜的拉伸测试中，这种夹具能够确保测试过程中的稳定性和安全性。三、夹具选择注意事项夹持力度：根据薄膜的材质和厚度选择合适的夹持力度，避免过紧导致薄膜变形或破裂，过松则可能导致薄膜滑动或脱落。夹持位置：确保薄膜被夹持在夹具的中间部位，以减少因位置偏差导致的测试误差。夹具材质：选择与薄膜相似或相兼容的夹具材质，以减少对薄膜的潜在损伤。夹具保养：定期对夹具进行检查和保养，确保其处于良好的工作状态，延长使用寿命并提高测试准确性。四、结论针对不同类型的薄膜，拉力试验机应选择合适的夹具以确保测试的准确性和安全性。在选择夹具时，需要综合考虑薄膜的材质、厚度、硬度等特性以及夹具的类型、夹持力度、夹持位置等因素。通过合理的夹具选择和使用，可以获得更加准确和可靠的薄膜拉伸测试数据。

第一作者：Shuyan Ni，Jinzhi Sheng通讯作者：周光敏，丘陵 通讯单位：清华大学深圳国际研究生院背景介绍：锂金属是下一代高能量密度可充电电池负极的终极选择而备受关注。然而，不可控的枝晶生长、死锂的形成以及锂金属负极的大体积变化会导致严重的安全隐患，例如短路、起火甚至爆炸。引入锂宿主材料可能是缓解上述问题的优异策略，氧化石墨烯（GO）薄膜具有优异的亲锂性，这对于在合成过程中实现均匀的熔融锂注入和电池循环中的低锂成核势垒至关重要。然而，用作锂宿主的全致密GO薄膜存在许多问题。金属锂倾向于在电极的上表面沉积和剥离，且沉积的锂金属会阻碍电解液的进入和离子传输，导致枝晶生长、SEI破裂和内部电极表面的损失。值得关注的是，电极中不那么曲折的离子传输路径会在电解液中产生低的锂离子浓度梯度和均匀的电极电流密度。成果介绍：鉴于此，清华大学深圳国际研究生院周光敏副教授和丘陵副教授等人采用连续离心铸造法制备了大面积氧化石墨烯（GO）作为锂金属的宿主，然后使用3D打印模板通过简单的冲压方法在其中制造对齐的微通道。GO基体有效地调节了锂的沉积/剥离行为，而对齐的通道均匀地分布了锂离子通量并提供了短的锂离子扩散路径。同时，Li/多孔GO复合材料具有柔韧性，其可控厚度为50至150µm，对应的容量为9.881至27.601 mAh cm-2。结果表明，所制备的负极在循环100小时后具有30 mV的低过电位，≈3538 mAh g-1的高容量（理论容量的91.4%），以及匹配LiFePO4正极在高达50 C的倍率下展现出优异的循环性能。此外，多孔GO/Li电极还与其他正极配对并用于软包电池，表明其适用于各种高能电池系统。相关论文以“Dendrite-Free Lithium Deposition and Stripping Regulated by Aligned Microchannels for Stable Lithium Metal Batteries”为题发表在Adv. Funct. Mater.。研究亮点：1. 耦合亲锂和结构设计，得到的电极具有柔韧性，可以多次折叠和展开，厚度可控。GO中排列的通道能够均匀分布锂离子通量，提供更短的扩散路径；2. 复合负极具有低于30 mV的低过电位和超过400小时的长寿命。组装了与 LiFePO4正极匹配的电池，在20 C的高倍率下具有93 mAh g-1的容量和超过600 次的长循环寿命；3. 与LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极配对时，其容量为117.9 mAh g-1，并在150个循环后保持稳定；图1. GO致密薄膜的制备及表征图2. GO/Li电极的锂沉积/剥离过程图3. 循环过程中的极化测试图4. 循环前后的形貌和阻抗演变图5. 全电池测试Shuyan Ni, Jinzhi Sheng, Chang Zhang, Xin Wu, Chuang Yang, Songfeng Pei, Runhua Gao, Wei Liu, Ling Qiu,*Guangmin Zhou*，Dendrite-Free Lithium Deposition and Stripping Regulated by Aligned Microchannels for Stable Lithium Metal Batteries，2022来源：顶刊收割机，转载目的在于传递更多信息，如涉及作品内容、版权或其它问题，请于我司联系，我们将在第一时间删除内容！

在药品包装领域，安瓿作为一种常见的药物容器，其折断力是衡量其质量的重要指标之一。安瓿的折断力测试通常用于评估其在使用过程中是否易于折断，以及折断时是否会产生尖锐的边缘，从而确保用户的安全。传统的安瓿折断力测试方法往往需要专门的测试设备，而利用现有的薄膜拉力试验机改造夹具进行测试，则提供了一种经济高效的解决方案。安瓿折断力测试的特点：测试目的：评估安瓿瓶颈部材料的韧性和强度，确保在使用过程中不会因为意外折断而导致药品污染或伤害使用者。测试方法：通常涉及对安瓿瓶颈部施加垂直或水平的力，直至折断。测试标准：遵循特定的行业标准，如ISO或ASTM等，这些标准规定了测试方法、设备要求和结果评估。薄膜拉力试验机的特点：测试对象：主要用于测试塑料薄膜、纸张、无纺布等材料的抗拉强度。夹具配置：通常配备用于夹持薄片材料的夹具，这些夹具适用于平面或简单形状的样品。测试范围：能够测试的材料范围较广，但主要针对具有一定延展性的柔性材料。使用薄膜拉力试验机改造夹具测试安瓿折断力的可行性分析：首先，薄膜拉力试验机通常具有较高的精度和稳定性，能够提供可靠的测试数据。通过改造夹具，使其能够适应安瓿的形状和尺寸，可以在不购买额外设备的情况下，利用现有的试验机进行安瓿折断力的测试。这种改造不仅节省了成本，而且提高了设备的利用率。其次，薄膜拉力试验机的控制系统通常较为先进，能够实现测试过程的自动化。这意味着可以通过编程控制试验机的拉伸速度、力度等参数，从而模拟安瓿在实际使用中的折断情况。这种控制精度对于获得准确的折断力数据至关重要。然而，改造夹具以适应安瓿的测试也存在一定的挑战。安瓿的形状和尺寸各异，夹具的设计需要能够适应不同类型的安瓿，同时确保在测试过程中安瓿的稳定性和定位准确性。此外，夹具的材料和结构也需要能够承受测试过程中产生的力，以避免因夹具损坏而影响测试结果。在技术层面上，夹具的设计和制造需要考虑到安瓿的折断特性。例如，夹具应该能够均匀地施加力，避免因力分布不均而导致测试结果的偏差。同时，夹具的设计还应考虑到安瓿折断时产生的碎片，以确保测试过程的安全性。结论：虽然薄膜拉力试验机并非专为安瓿折断力测试设计，但通过适当的夹具改造和参数调整，理论上是有可能实现对安瓿折断力的测试的。然而，这种改造需要考虑到多种因素，包括夹具的稳定性、测试的准确性以及是否能够满足相关测试标准的要求。在实际操作中，可能需要与设备制造商合作，或者进行详细的可行性研究，以确保改造后的设备能够安全、准确地进行安瓿折断力测试。如果测试要求较为特殊或者对精度要求极高，可能更推荐使用专门为安瓿折断力测试设计的设备。

在快节奏的现代生活中，包装袋的密封性能直接关系到商品的质量和保质期。塑料包装袋和铝塑包装袋是两种常见的包装材料，它们在结构和材料特性上有所不同，因此在使用热封试验仪测试热封性能时，也需要采取不同的测试策略和参数配置。材料特性塑料包装袋：通常由单一塑料材料制成，如PE（聚乙烯）、PP（聚丙烯）等。具有较好的柔韧性和透明度。热封温度和热封强度通常较低。铝塑包装袋：由铝箔和塑料薄膜复合而成，具有金属层。阻隔性好，不透光，适合保护敏感物质。热封温度和热封强度通常较高。测试目的塑料包装袋：测试塑料包装袋的热封性能，主要评估其密封的可靠性和一致性。重点在于确保包装的完整性和内容物的保护。铝塑包装袋：测试铝塑包装袋的热封性能，除了评估密封性外，还需考虑铝层的保护作用。重点在于确保包装的气密性和光阻隔性。测试参数配置塑料包装袋：热封温度：根据塑料材料的熔点和热稳定性设定。热封速度：通常较快，以适应塑料材料的热封特性。热封压力：适中，以确保密封而不损伤材料。铝塑包装袋：热封温度：需要更高的温度以确保铝层和塑料层的充分粘合。热封速度：可能较慢，以保证铝层和塑料层之间的良好结合。热封压力：较高，以确保金属层的热封效果。测试方法塑料包装袋：通常采用直线热封或脉冲热封。测试时，可能需要关注热封后的平整度和密封线的连续性。铝塑包装袋：可能需要采用特殊的热封技术，如超声波热封或高频热封。测试时，除了关注密封性，还需评估铝层的完整性和热封后的阻隔性能。结果评估塑料包装袋：结果评估通常基于热封强度和密封质量。可能需要进行气密性测试和视觉检查。铝塑包装袋：结果评估除了热封强度外，还需考虑铝层的保护性能。可能需要进行阻隔性能测试，如氧气透过率测试。安全与维护塑料包装袋和铝塑包装袋：在测试过程中，都应遵循安全操作指南，确保操作人员的安全。定期对热封试验仪进行维护和校准，以保证测试结果的准确性。通过上述分析，我们可以看到，塑料包装袋和铝塑包装袋在使用热封试验仪测试热封性能时，需要根据它们的材料特性和测试目的来选择合适的测试参数和方法。正确的测试策略不仅能确保包装的质量和性能，还能提高产品的市场竞争力。

晶圆减薄是半导体制造过程中一个关键的步骤，旨在改善热性能、适应封装需求、增加机械柔韧性、提高器件性能和良率等方面的性能。每一步骤都需要精密的控制和测试，以确保减薄后的晶圆能够满足后续工艺和最终产品的需求。以下是晶圆减薄的主要目的及其详细解释：提高散热性能晶圆减薄能够显著改善芯片的散热性能。较薄的晶圆可以更快地将热量传导出去，从而避免芯片过热，提高设备的可靠性和性能。通过减少热阻，热量可以更迅速地从芯片核心传递到散热器或外部环境。工艺步骤如下：1. 热管理设计：减薄后的晶圆需要重新设计热管理系统。这包括选择合适的热界面材料（TIM），以优化热传导效率。TIM材料的选择应基于其导热系数、厚度和应用环境，以确保最大限度地降低热阻。2. 散热片优化：对于需要散热片的应用，应设计并优化散热片的结构和材料。散热片的形状、翅片间距和表面处理都会影响散热性能。优化这些参数可以提高散热效率，确保芯片在高性能工作时保持低温。3. 热模拟与仿真：使用热模拟软件进行仿真，预测减薄晶圆在实际工作环境中的热性能。这可以帮助工程师在设计阶段发现潜在的散热问题，并进行调整。4. 封装测试：在封装过程中，对减薄后的晶圆进行一系列热性能测试，如热阻测试和热循环测试。确保封装后的芯片能够在各种工作条件下有效散热，并具备长期可靠性。5. 实际应用验证：将减薄后的晶圆封装成样品，进行实际应用测试，包括长时间高负荷运行和极端温度条件下的测试，验证其热管理设计的有效性。适应封装需求现代半导体器件越来越追求轻薄短小的封装形式。较薄的晶圆可以使得封装更紧凑，从而满足移动设备、可穿戴设备等对小尺寸和轻重量的要求。这对于多层封装（如3D封装）尤为重要。减薄后的晶圆不仅能节省空间，还能增强器件的集成度和性能。工艺步骤如下：1. 选择封装工艺：根据应用需求选择适当的封装工艺，如倒装芯片（flip-chip）封装或晶圆级封装（WLP）。这些工艺可以提供良好的电气连接和机械强度，同时使封装更加紧凑。2. 机械强度增强：在减薄晶圆后，可能需要增加机械强度。例如，在晶圆背面涂覆一层保护膜或增强材料，以提高其抗弯曲和抗冲击能力，确保在后续封装过程中不易破裂。3. 电气连接优化：确保减薄后的晶圆在封装过程中能够实现可靠的电气连接。倒装芯片封装中，需要在晶圆上增加凸点（bump），以实现电气连接。对于WLP，需要确保焊点的均匀性和可靠性。4. 应力测试：封装完成后，需要进行一系列的应力测试，包括热循环测试、机械冲击测试和振动测试。通过这些测试，验证封装的可靠性和机械强度，确保其能够在各种工作条件下稳定运行。5. 热管理设计：封装过程中还需要考虑热管理设计，确保在减薄晶圆的同时，不影响其散热性能。可以通过优化封装材料和结构设计，确保封装后的芯片能够有效散热。6. 封装可靠性验证：最后，需要进行长时间的可靠性验证测试，包括高温高湿测试、长期运行测试等，确保减薄后的晶圆在封装后能够长期稳定运行，并具备优良的可靠性。增加机械柔韧性减薄后的晶圆更加柔韧，可以适应一些特定的应用需求，如可穿戴设备或柔性电子产品。柔性电子学要求材料能够承受弯曲和变形而不损坏。较薄的晶圆可以使得器件更轻便、适应多种形态的应用场景，从而拓宽其在新兴领域的应用范围。工艺步骤如下：1. 机械强度测试：在晶圆减薄后，首先需要进行一系列机械强度测试，如弯曲测试和拉伸测试。这些测试可以帮助确定减薄后的晶圆在不同弯曲角度和拉伸条件下的性能，确保其在实际使用中不会断裂或失效。2. 冲击测试：除了弯曲测试，还需要进行冲击测试，评估薄晶圆在受到瞬间冲击力时的韧性和强度。这可以模拟设备在实际使用中可能遇到的跌落或碰撞情况。3. 疲劳测试：进行反复弯曲和拉伸的疲劳测试，以评估薄晶圆在长期使用中的耐久性。确保其在长期反复应力作用下仍能保持完整和功能。4. 环境适应性测试：研究薄晶圆在不同温湿度条件下的性能表现。进行高低温循环测试、湿度测试等，确保薄晶圆在各种环境条件下都能稳定运行。5. 表面处理：在晶圆减薄后，可以进行适当的表面处理，如涂覆保护层，以增加其耐用性和抗划伤性能。这对于增强薄晶圆在实际应用中的机械强度和可靠性非常重要。6. 实际应用测试：将减薄后的晶圆应用到具体的柔性电子产品或可穿戴设备中，进行实际使用测试。评估其在实际操作中的表现，包括耐用性、可靠性和用户体验。提高器件性能减薄晶圆后，可以减少寄生效应，尤其是在高频应用中。较薄的晶圆能够减少晶圆上的寄生电容和电感，从而提高器件的电气性能。这对于射频（RF）和高速数字电路尤为关键。在这些应用中，寄生效应会导致信号衰减和失真，而减薄晶圆可以有效减轻这些问题，提高信号的完整性和传输速度。工艺步骤如下：1. 电气性能测试： - S参数测试：进行S参数（散射参数）测试，评估减薄晶圆在不同频率下的电气性能。S参数测试可以提供有关信号反射、传输和匹配特性的详细信息，有助于优化高频电路设计。 - 高频响应测试：进行高频响应测试，评估晶圆在高频应用中的性能表现。这包括测量频率响应曲线、信号延迟和失真等关键指标，确保其在高频工作时性能优良。2. 寄生效应分析： - 寄生电容和电感测试：通过测量寄生电容和电感，量化减薄晶圆对这些寄生效应的影响。较薄的晶圆应表现出显著降低的寄生电容和电感，从而提高电气性能。 - 电气建模：基于测试结果，建立减薄晶圆的电气模型，用于仿真和优化电路设计，确保在设计阶段就能充分考虑减薄带来的性能提升。3. 稳定性验证： - 热循环测试：进行热循环测试，评估减薄晶圆在不同温度条件下的电气性能稳定性。确保其在高温、低温和温度变化条件下都能保持良好的性能。 - 长期运行测试：进行长期运行测试，评估减薄晶圆在长时间工作下的性能稳定性和可靠性。包括高频连续运行测试、功耗测试等，确保其在实际应用中长期稳定运行。4. 实际工作环境测试： - 环境适应性测试：模拟实际工作环境进行测试，评估减薄晶圆在不同工作环境中的表现，如湿度、振动和电磁干扰等。确保其在各种苛刻环境下依然保持优良的电气性能。 - 综合性能测试：将减薄后的晶圆集成到实际电路和系统中，进行综合性能测试，验证其在实际应用中的整体表现。包括系统级测试和应用场景测试，确保其在实际工作中具备预期的性能提升。提高良率减薄工艺可以去除晶圆表面的部分缺陷，如划痕和微裂纹，提高最终的芯片良率。通过减薄可以去除一些制造过程中引入的表面应力和缺陷，从而减少失效率。这一过程能够提高晶圆的整体质量，减少在后续制造和封装过程中出现的问题，最终提升成品率。工艺步骤如下：1. 精密磨削： - 初步磨削：使用高精度磨削设备进行初步磨削，去除晶圆表面的粗糙层和大部分缺陷。这一步需要控制磨削速度和压力，以避免引入新的应力和缺陷。 - 精细磨削：进行更精细的磨削处理，进一步平整晶圆表面，去除微小划痕和裂纹，确保表面光滑平整，为后续的抛光工艺做好准备。2. 化学机械抛光（CMP）： - CMP工艺：使用化学机械抛光（CMP）技术，对晶圆表面进行精细抛光。CMP工艺结合了化学腐蚀和机械抛光的优点，可以高效去除表面缺陷，同时保证晶圆表面平整度。 - 抛光液选择：选择适当的抛光液和磨料，确保在去除缺陷的同时，不会引入新的表面缺陷。抛光液的化学成分和磨料的颗粒大小需要根据晶圆材料和目标表面质量进行优化。3. 表面检查： - 光学检查：使用高精度光学检查设备，对减薄后的晶圆表面进行全面检查。检测表面是否存在残留缺陷，如划痕、裂纹或颗粒等，确保表面质量符合标准。 - 缺陷分析：对发现的缺陷进行详细分析，确定其性质和可能的形成原因。分析结果可以用于优化磨削和抛光工艺，进一步提高晶圆质量。4. 应力测试： - 表面应力测试：进行表面应力测试，评估减薄过程中是否引入了新的应力。使用拉曼光谱、X射线衍射等技术，检测晶圆表面的应力分布和应力大小，确保晶圆在减薄后保持应力平衡。 - 机械强度测试：进行机械强度测试，如弯曲测试和拉伸测试，确保减薄后的晶圆具备足够的机械强度，不易在后续工艺中破裂或损坏。5. 质量标准验证： - 合格率统计：统计减薄后晶圆的合格率，分析工艺对良率的提升效果。合格率的提高直接反映了减薄工艺的优化程度和效果。 - 工艺优化：根据检查和测试结果，持续优化磨削和抛光工艺，调整参数和设备设置，确保每一批次的晶圆都能达到预期的质量标准。