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飞秒激光组装一维纳米材料及其应用 被引量：6
1
作者 龙婧 焦玢璋 +4 位作者 范旭浩 刘耘呈 邓磊敏 曲良体 熊伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期270-291,共22页
一维纳米材料具有众多优异的特性,是构建微纳米功能性器件的基石。实现一维纳米材料在二维和三维空间的高精度和高定向组装是充分发挥其应用潜力的关键,同时也是制造难点。在众多纳米材料组装技术中,飞秒激光直写诱导组装技术具有独特优... 一维纳米材料具有众多优异的特性,是构建微纳米功能性器件的基石。实现一维纳米材料在二维和三维空间的高精度和高定向组装是充分发挥其应用潜力的关键,同时也是制造难点。在众多纳米材料组装技术中,飞秒激光直写诱导组装技术具有独特优势,可实现一维纳米材料在任意三维结构中的可设计、高定向及高精度的组装。首先简要介绍了一维纳米材料组装研究的背景,并总结了非激光直写组装技术的研究现状和存在的挑战,然后较详细介绍了飞秒激光直写技术在一维纳米材料组装研究中的进展,重点回顾了金属(包括Au和Ag纳米线)、半导体(包括CNTs和ZnO)一维纳米材料的飞秒激光直写组装及微纳光电子功能器件的制造。并讨论了诱导一维纳米材料定向排布的光学力和非光学力(包括剪切力、体积收缩应力和空间限制)的作用机理,理论计算和实验研究结果验证了飞秒激光诱导的非光学力作用是导致一维纳米材料定向排布的主要原因。最后探讨了目前飞秒激光组装技术面临的一些问题和未来在高精度纳米材料组装和三维功能器件集成方面的发展趋势。 展开更多
关键词 光学制造 飞秒激光直写 一维纳米材料 双光子聚合 三维微纳制造
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基于光配向的主链型液晶聚合物预倾角的控制
2
作者 李川 胡超 +4 位作者 房启鹏 刘敏轩 焦玢璋 沈俊 尹韶云 《液晶与显示》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期420-426,共7页
液晶的方位角和预倾角的调制广泛应用于各类液晶光子器件的研究。液晶预倾角调控常使用的小分子液晶容易受外场干扰导致液晶预倾角的改变,影响液晶器件稳定性和可靠性。液晶聚合物具有相变温度高、耐热、耐强光、耐机械振动、更加稳定... 液晶的方位角和预倾角的调制广泛应用于各类液晶光子器件的研究。液晶预倾角调控常使用的小分子液晶容易受外场干扰导致液晶预倾角的改变,影响液晶器件稳定性和可靠性。液晶聚合物具有相变温度高、耐热、耐强光、耐机械振动、更加稳定不易受外场干扰等优点,因此液晶聚合物预倾角的可控制备有着重要研究意义。由于液晶单体受液晶与空气界面的锚定能的影响,RM257液晶聚合物的预倾角与液晶层的厚度有关,难以实现预倾角的稳定可控。本研究利用两步法曝光偶氮染料亮黄(BY)薄膜诱导液晶单体RM257倾斜,采用多层旋凃及液晶单体RM257光聚合的方式降低液晶与空气界面锚定能对预倾角的影响,实现RM257主链型液晶聚合物预倾角可控制备。结果表明,采用这一方法制备的液晶聚合物薄膜预倾角可在0°~16°之间连续可调,并具有光热稳定的优点,具备实现液晶光子器件所需的图案化能力。本研究有望为液晶光子与显示器件的制备提供新的材料设计思路。 展开更多
关键词 主链型液晶聚合物 光配向 偶氮材料 预倾角 光热稳定性
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飞秒激光诱导纳米材料的图案化生长研究进展及其应用 被引量：3
3
作者 薛松岩 胡化策 +8 位作者 徐一诺 王莹琛 龙婧 焦玢璋 刘耘呈 范旭浩 高辉 邓磊敏 熊伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期105-127,共23页
纳米材料具备小尺寸和大比表面积的特点,在能源器件、集成电路和生物医学等领域中具有众多独特的优势。目前,研究人员通过固相、液相或者气相沉积等方法实现了各类纳米材料的高质量制备,但这些方法主要聚焦于纳米材料的生长过程,通常需... 纳米材料具备小尺寸和大比表面积的特点,在能源器件、集成电路和生物医学等领域中具有众多独特的优势。目前,研究人员通过固相、液相或者气相沉积等方法实现了各类纳米材料的高质量制备,但这些方法主要聚焦于纳米材料的生长过程,通常需要后续多步工艺配合才能实现微纳器件的制备。因此,对纳米材料的直接图案化制备将有效提高器件的集成度,并将充分发挥纳米材料的尺寸优势。尽管已有部分方法能够实现原位免转移的纳米材料图案化制备,如紫外光刻、电子束光刻、溶液直接成型以及连续/长脉冲激光选择性诱导生长等,但仍难以满足纳米材料的图案定制化、精密化以及在热敏、柔性和曲面衬底上原位异质集成的需求。飞秒激光作为一种具有高峰值功率的“冷加工”手段,在实现纳米材料的原位图案化生长方面具有独特的优势。回顾了现有的纳米材料的原位图案化制备方法,总结了这些方法存在的问题,并重点介绍了飞秒激光诱导纳米材料的图案化生长方面的研究进展,包括金属、金属氧化物、金属硫化物以及碳基纳米材料的图案化生长及其应用。最后探讨了飞秒激光诱导纳米材料图案化生长需要解决的问题以及其在未来微纳功能器件制造中的应用前景和发展潜力。 展开更多
关键词 纳米材料 飞秒激光 图案化生长 非线性多光子吸收 热影响区
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基于湿度刺激响应水凝胶的飞秒激光四维打印研究 被引量：3
4
作者 邓春三 范旭浩 +6 位作者 陶宇峰 焦玢璋 刘耘呈 曲良体 赵扬 李欣 熊伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期260-269,共10页
开发了一种具备湿度刺激响应的复合水凝胶前驱体,并利用飞秒激光双光子聚合技术,对该智能响应水凝胶材料进行三维微纳成形制造。系统研究了激光功率和直写速度对该水凝胶材料成形中的线宽、墙高、溶胀度以及机械模量的影响规律,进一步... 开发了一种具备湿度刺激响应的复合水凝胶前驱体,并利用飞秒激光双光子聚合技术,对该智能响应水凝胶材料进行三维微纳成形制造。系统研究了激光功率和直写速度对该水凝胶材料成形中的线宽、墙高、溶胀度以及机械模量的影响规律,进一步通过对双层结构的有限元仿真和直写结构的设计,实现了三维微纳结构在外界环境刺激下的可控形变。理论计算和实验结果表明,激光功率和直写速度能实现对智能水凝胶材料三维成形和结构性能的精确调制,实现了双层水凝胶微结构的自主可编程形状转换,推动了微纳软体机器人和精细组织工程的发展。 展开更多
关键词 激光光学 飞秒激光 双光子聚合 可编程形变 智能材料
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微纳4D打印研究进展
5
作者 张铭铎 邓春三 +7 位作者 范旭浩 张泽旭 陈阿君 陶宇峰 刘耘呈 焦玢璋 高辉 熊伟 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期275-299,共25页
微纳4D打印是微纳3D打印和智能响应材料的结合,在三维静态结构的基础上增加了材料在刺激响应下变化的新维度,为复杂微纳结构的动态调控开辟了新的路径。具有刺激响应能力的动态微纳器件在微创医学、柔性电子、光场调控等领域都有广阔的... 微纳4D打印是微纳3D打印和智能响应材料的结合,在三维静态结构的基础上增加了材料在刺激响应下变化的新维度,为复杂微纳结构的动态调控开辟了新的路径。具有刺激响应能力的动态微纳器件在微创医学、柔性电子、光场调控等领域都有广阔的应用前景,是微纳领域的研究热点。综述了近年来微纳4D打印领域重要的研究进展和代表性的研究成果,介绍了用于微纳4D打印的典型加工技术和材料体系,系统总结了近年来磁场响应、溶剂响应、pH响应、温度响应、光响应等方面的工作,介绍了微纳4D打印技术在生物医学、微机器人等领域的应用现状和发展趋势。最后讨论分析了微纳4D打印技术当前所面临的挑战和下一步研究的重点方向。 展开更多
关键词 激光技术 微纳制造 飞秒激光 4D打印 智能材料
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小型数字投影结构光三维测量仪镜头设计
6
作者 王晨 焦玢璋 +2 位作者 郑龙玉 冯胜 张学明 《光学仪器》 2017年第5期50-58,共9页
为了解决三维测量仪器的小型化问题,设计了一种数字投影结构光三维测量仪光路结构,并用Zemax软件进行了性能优化。该结构分为投影光路和照相光路,投影镜头采用反远距结构,由5片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.35。照相镜头采用双高... 为了解决三维测量仪器的小型化问题,设计了一种数字投影结构光三维测量仪光路结构,并用Zemax软件进行了性能优化。该结构分为投影光路和照相光路,投影镜头采用反远距结构,由5片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.35。照相镜头采用双高斯结构,由6片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.12。两镜头口径均小于14mm,长度小于40mm,像面照度均大于90%,可以对80~120mm远的物体进行测量。投影图像像素密度为1 028×768,相机拍摄图像像素密度为1 280×960,在工作距离100mm处可以测量28mm×21mm的表面。镜头全部采用球面透镜。该结构具有测量精度高、成本低、加工容易、体积小等优点。 展开更多
关键词 光学设计 三维测量仪 ZEMAX 反远距结构 双高斯结构
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