《納米操縱器焊接技術中納米尺度上的焊接機制》是依託蘭州大學，由彭勇擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米操縱器焊接技術中納米尺度上的焊接機制
- 依託單位：蘭州大學
- 項目負責人：彭勇
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目圍繞未來在納米空間上的關鍵核心工業技術納米焊料和納米焊接技術中的基礎問題：納米操縱器焊接技術中納米尺度上的焊接機制展開研究。擬結合電化學和真空冶煉方法製備出能夠用於金屬-陶瓷焊接的、摻有活性元素的特種錫基納米焊料。通過對其形貌、結構、成份、電學和力學等物性的測量，重點研究和控制錫基納米焊料質量的製備工藝；利用電鏡原位納米操縱器對納米焊料和納米焊接母體在焊接過程中互相浸潤、擴散、物相轉變、非金屬焊接面金屬化、異質材料鍵合等機制和機理基礎問題進行實時、原位、圖像化和動態化研究；結合電鏡原位納米操縱器、雷射等手段，探索納米空間上具有實際套用價值的納米釺焊技術和納米操縱器-雷射聯合焊接技術，將包括金屬和陶瓷在內的同質和異質納米材料焊接到一起。這一研究不僅將為我國獲得每個國家都必須掌握的納米尺度下核心工業技術，而且將為我國發展空間站建設等航天方面的真空焊接技術提供理論和實驗依據。
結題摘要
隨著微電子技術和納米科技的發展要求，開發出工業可用的納米尺度連線技術迫在眉睫，原因在於納米焊料的製備和焊接技術的研究是發展未來納米尺度3D製造的第一步，是納米材料能真正用於大規模實際套用的根本和關鍵所在。因此，能用於微納空間中的納米焊料製備、焊接技術開發和納米尺度下焊機機制的探索具有重要的意義。我們在項目的實施期間，系統地製備了多種全成份組均相和非均相的一維Sn-Ag、Sn-Au、Sn-Cu、Sn-Ag-Cu和Sn-Cu-Mn合金特種納米焊料，研究了它們的形貌、成份、晶體結構、元素分布和生長機理，測量了這些材料做為焊料的關鍵物理參數：熔點、潤濕性和電學性質，準確地掌握了這些焊料的基本性質。我們採用課題組發明的納米電學釺焊技術，分別利用掃描電鏡原位納米操縱器操控一維Sn-3.5Ag、Sn20Au80、Sn3Cu納米焊料成功地將金、TiO2和WO3納米線組成的多種圖案焊接到一起了，並測試了這些焊料和焊點的電阻、力學性質，證明了這些一維特種納米焊料是電學性能優異能實際用於微/納納米尺度的焊料。在這個過程中，我們也在國內外首次實現了納米尺度下氧化物陶瓷材料的焊接，極大地拓展了納米焊接的套用範圍，初步建立了納米電學焊接技術質量評估體系；首次提出並驗證了納米操縱器-離子束-熱輔助聯合焊接技術，探索出了一種具有實際套用價值的新納米焊接技術。我們也利用透射電鏡電子束輻照的方法，在晶格解析度的水平上，原位、動態化觀察了多種SnAg、SnAu和SnCu一維納米焊料的熔化、擴散、潤濕、再結晶等相變過程，首次發現納米焊料在電子束輻照下由線狀融化再凝固成均相小球的“巨觀”（微米級）相變過程，和在晶格解析度下納米焊料的原子/晶胞在高能電子束作用下具有從有序→短程無序、長程有序→短程無序、長程無序→短程有序、長程無序→有序的“微觀”（原子級）相變過程，掌握了納米焊料的相變機理，為納米焊料實現納米尺度材料連線奠定理論基礎。我們的研究工作為納米焊料進入產業化套用奠定了基礎，對推動納米工業發展產生了重要意義。
