在微納米技術領域，制造精密微器械是一項極具挑戰(zhàn)性的任務，尤其是在要求極高的尺寸精度和表面質量的情況下。
最近，清華大學的研究團隊在《Extreme Mechanics Letters》上發(fā)表的論文《An integrated push-to-pull micromechanical device: Design, fabrication, and in-situ experiment》中，展示了一種集成的推拉式微機械裝置，該裝置的設計、制造和原位實驗為微納米尺度機械實驗提供了新的可能性。
這項研究中，單色科技為在不銹鋼上切割最小筋寬為5μm的精密微器械提供了一種高效、精確的解決方案。
清華大學團隊主導的微納米力學測試裝置解決了傳統(tǒng)宏觀力學測試技術在納米尺度材料測試中的諸多難題，如夾持困難、載荷測量不準確等，并克服了現有方法設備復雜、操作繁瑣且難以高精度測量的局限性。通過高精度、原位測量納米材料的力學性能，為納米材料在高端微電子器件中的應用提供了可靠的技術支持，顯著提升了其可靠性和應用前景，為納米技術的進一步發(fā)展奠定了堅實基礎。 應用案例 通過設計制作的原位力學拉伸裝置，對典型的納米尺度材料SiC納米線進行了相應的原位拉伸實驗分析，如圖1所示，通過控制壓電驅動模塊，使得位移加載速率可以達到~10 nm/s, 保證整個拉伸過程是一個準靜態(tài)拉伸過程。拉伸過程中，SiC納米線并未出現顯著的塑性變形，在204 s時刻，納米線突然發(fā)生斷裂。本文一共測量了三組數據，并將得到的數據統(tǒng)計在圖2當中，和以往學者的研究結果進行對比，在納米線位于200-400 nm直徑的范圍內，本文的測量數據與以往測量結果一致，并且發(fā)現該納米線直徑越小，表現出模量和強度越強的特征。 圖1：SiC納米線原位拉伸過程 圖2：SiC納米線的模量以及斷裂強度分布
本次項目中，清華大學的研究團隊使用了單色科技的飛秒激光精密切割設備，該設備可以實現微納結構的高精度加工，為微機械原位拉伸裝置的制造提供了高效、精準的解決方案，助力納米材料力學性能的精準測量。 傳統(tǒng)的微機械裝置制造技術，如光刻和聚焦離子束（FIB）刻蝕，雖然能夠實現高精度的加工，但往往成本高昂、效率低下，且在處理硬質材料如不銹鋼時存在一定的局限性。而飛秒激光超精細冷加工技術則具有獨特的優(yōu)勢。 樣品測量數據 飛秒激光的脈沖持續(xù)時間遠小于熱弛豫時間，加工過程中幾乎沒有熱量產生，俗稱“冷”加工，可以利用飛秒激光對任何材料進行超精細切割、打孔、刻蝕等加工，可直接避免常規(guī)長脈沖激光加工過程中，材料由于熱量累積導致的過熱開裂、氧化、熔化等現象。其次，飛秒激光加工無需掩模，這不僅簡化了加工流程，還降低了制造成本。此外，飛秒激光超高的峰值功率，使得其對加工材料無選擇性，能夠處理任何材料，如金屬、非金屬、高溫合金、半導體、陶瓷和高分子聚合物等，這為微機械裝置的設計和制造提供了更大的靈活性。
轉載請注明出處。
相關文章
熱門資訊
精彩導讀
關注我們
