10微米无支撑超薄陶瓷片制备的超微珠成型装备系统

成果基本信息
关键词：	超薄陶瓷片;超微珠成型;装备
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	4912016Y0514	资源采集日期：	2017-02-20

研究情况
单位名称：	中国科学院新疆理化技术研究所	技术水平：
评价证书号：		评价单位：
评价日期：		评价证书号：

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
在百人计划支持的期间内，围绕航天海洋测温NTC热敏材料和元器件在实际应用中所遇到的瓶颈技术问题，通过团队成员的共同努力，攻克了航天无支撑超薄热敏陶瓷片和快响应海洋测温传感器制备技术难题，圆满地完成了原先预定的科研目标，而且还发展了一些新的方向和研究领域。主要研究成果如下：　　1）实现了10微米左右无支撑超薄陶瓷片，并制备了性能优良的红外热敏探测器。　　对于一般陶瓷的微细结构制备，目前主要有三种完全不同的途径可以获得。一种是对陶瓷进行切割和压片等为代表的机械工艺或化学刻蚀工艺，另外一种就是对陶瓷粉末加工成型的注射和失模技术，还有就是通过物理化学生长的方法获得。在我们遇到的技术难题中，采取以上任何一种方法，都无法解决致密性好、重复性好、可靠性好、成品率高的无支撑陶瓷薄片（厚度小于20微米）的制备。因此，本人带领团队成员提出和发展了一种新颖的薄片制备工艺-叠加工艺。从材料合成，生片的制备到陶瓷烧结的每一环都做了改进和创新，从而突破了传统工艺的极限，使得批量制备超薄无支撑陶瓷薄片成为可能，形成了具有自主知识产权的新技术，该技术在国际上具有领先水平。并以此制备了性能优良的红外热敏探测器，对促进现有空间技术中XX整机系统的灵敏性和可靠性具有重大意义。申请相关国内发明专利2项，部分基础问题发表在Ceramics International，40，8405（2014）上。部分相关工作受邀在第五届柔性与印刷电子国际会议上做了口头报告。　　2）针对深海技术领域方面，研制了一套先进精密的超微珠成型装备系统。　　中国是海洋大国，经过了20多年的发展，虽然已形成了较为完整的海洋科学学科体系，取得了一些重大成果，但与海洋科技发达的国家相比，总体发展水平仍然滞后。很多关键性技术问题，如高精度、快响应的深海环境监测用的珠状热敏电阻器，其批量化制备技术还尚不成熟，目前主要依赖于进口。例如用于海洋投弃式测温仪器上响应时间在100 ms以下的温度传感器只有美国、加拿大、日本等才能制造，有些产品甚至对国内禁运。而现阶段国内企业和科研单位主要采用传统手工作业制备这些珠状热敏电阻器。一方面技术制造水平落后，机械化程度低，经济效益不高；另一方面通过手工，很难实现微珠尺寸的精确控制，因而使得成型后的微珠无法满足海洋环境尤其是深海环境对热敏电阻器高精度、快响应的技术要求。针对我国海洋高科技发展的迫切需求以及微珠制备技术的制约，我们研制出了满足海洋环境监测用的高精度、快响应特性的热敏电阻微珠成型自动化新型集成系统。通过该系统，我们制备出了小于100μm的超微珠热敏电阻器，其相应的响应时间小于10ms，达到目前国际同等先进水平。该项工作具有自主知识产权，自动化制备技术能够满足国内热敏电阻器对于不同热时间常数海洋测温的市场需求。因此，该系统的成功研制不仅填补国内现有商业设备在热敏电阻微珠自动成型技术领域的空白，对提升我国海洋测温热敏电阻器的研发和自主创新能力，加快我国海洋测温热敏电阻器批量化制造水平及产业化技术水平具有重要意义。申请相关国内发明专利3项，实用新型专利3项。其中发表相关SCI论文3篇。　　3）通过LMBE探索了氧化物热敏薄膜生长的最优工艺条件，使得研制的热敏电阻原型器件具有优良的NTC热敏电阻特性。　　NTC热敏半导体陶瓷材料由于其测温精度高、互换性好、可靠性高等特点，广泛用于温度测量、控制、补偿、稳压、遥控、流量流速测量以及时间延迟等设备中。随着各行业对温度控制的需求越来越严格和精密，特别是空间技术和深海测温等极端条件对产品的可靠性要求越来越苛刻，对体积更小，灵敏度更高，使用环境更宽，安装使用更方便的NTC类高端产品的研发成为当务之急。而NTC热敏薄膜刚好可以解决这一难题。由于激光分子束外延方法（LMBE）易于沉积复杂化合物，而且成膜速率快，靶和膜成分相一致，因此对于制备氧化物热敏薄膜极为有利。我们采用激光分子束外延技术（LMBE）依次在Si/SiOx衬底、MgO（100）单晶衬底、聚酰亚胺衬底表面制备了Mn1.96Co0.96Ni0.48O4（MCN）薄膜，发现通过改变衬底温度、氧分压等，在不同的衬底上均可得到高质量的氧化物热敏薄膜。而且，通过这些膜材料制备出的热敏电阻原型器件均具有优良的NTC热敏电阻特性，这为NTC薄膜热敏电阻器的广泛应用打下了一定的基础。在Ceramics International等杂志上发表相关论文4篇。　　总的来说，新疆理化所的百人计划给我提供了一个很好的科研平台和开端，为我的科研道路发展奠定了坚实的基础。在今后工作生涯中，我将与团队成员一起不懈的努力，紧紧围绕新疆理化所的定位，坚持以科技创新为中心，以提高关键技术创新和系统集成能力为主线，争取取得更多高水平的研究成果，更好地服务于国家和社会。

成果名称：	10微米无支撑超薄陶瓷片制备的超微珠成型装备系统	关键词：	超薄陶瓷片;超微珠成型;装备
成果类别：		一级分类名称：	机械制造
二级分类名称：	仪器仪表技术	三级分类名称：	传感器
研究起止时间：	2012.05 至2016.04	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	中国科学院新疆理化技术研究所	学科分类2：	430.45
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：	TQ174.756	课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	Y22H691301
经费实际投入额（万元）：	150.00	评价单位：
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：		转让范围：
评价证书号：		推荐单位：	中国科学院新疆理化技术研究所
推广形式：	无	成果登记号：	4912016Y0514
成果简介：	在百人计划支持的期间内，围绕航天海洋测温NTC热敏材料和元器件在实际应用中所遇到的瓶颈技术问题，通过团队成员的共同努力，攻克了航天无支撑超薄热敏陶瓷片和快响应海洋测温传感器制备技术难题，圆满地完成了原先预定的科研目标，而且还发展了一些新的方向和研究领域。主要研究成果如下：　　1）实现了10微米左右无支撑超薄陶瓷片，并制备了性能优良的红外热敏探测器。　　对于一般陶瓷的微细结构制备，目前主要有三种完全不同的途径可以获得。一种是对陶瓷进行切割和压片等为代表的机械工艺或化学刻蚀工艺，另外一种就是对陶瓷粉末加工成型的注射和失模技术，还有就是通过物理化学生长的方法获得。在我们遇到的技术难题中，采取以上任何一种方法，都无法解决致密性好、重复性好、可靠性好、成品率高的无支撑陶瓷薄片（厚度小于20微米）的制备。因此，本人带领团队成员提出和发展了一种新颖的薄片制备工艺-叠加工艺。从材料合成，生片的制备到陶瓷烧结的每一环都做了改进和创新，从而突破了传统工艺的极限，使得批量制备超薄无支撑陶瓷薄片成为可能，形成了具有自主知识产权的新技术，该技术在国际上具有领先水平。并以此制备了性能优良的红外热敏探测器，对促进现有空间技术中XX整机系统的灵敏性和可靠性具有重大意义。申请相关国内发明专利2项，部分基础问题发表在Ceramics International，40，8405（2014）上。部分相关工作受邀在第五届柔性与印刷电子国际会议上做了口头报告。　　2）针对深海技术领域方面，研制了一套先进精密的超微珠成型装备系统。　　中国是海洋大国，经过了20多年的发展，虽然已形成了较为完整的海洋科学学科体系，取得了一些重大成果，但与海洋科技发达的国家相比，总体发展水平仍然滞后。很多关键性技术问题，如高精度、快响应的深海环境监测用的珠状热敏电阻器，其批量化制备技术还尚不成熟，目前主要依赖于进口。例如用于海洋投弃式测温仪器上响应时间在100 ms以下的温度传感器只有美国、加拿大、日本等才能制造，有些产品甚至对国内禁运。而现阶段国内企业和科研单位主要采用传统手工作业制备这些珠状热敏电阻器。一方面技术制造水平落后，机械化程度低，经济效益不高；另一方面通过手工，很难实现微珠尺寸的精确控制，因而使得成型后的微珠无法满足海洋环境尤其是深海环境对热敏电阻器高精度、快响应的技术要求。针对我国海洋高科技发展的迫切需求以及微珠制备技术的制约，我们研制出了满足海洋环境监测用的高精度、快响应特性的热敏电阻微珠成型自动化新型集成系统。通过该系统，我们制备出了小于100μm的超微珠热敏电阻器，其相应的响应时间小于10ms，达到目前国际同等先进水平。该项工作具有自主知识产权，自动化制备技术能够满足国内热敏电阻器对于不同热时间常数海洋测温的市场需求。因此，该系统的成功研制不仅填补国内现有商业设备在热敏电阻微珠自动成型技术领域的空白，对提升我国海洋测温热敏电阻器的研发和自主创新能力，加快我国海洋测温热敏电阻器批量化制造水平及产业化技术水平具有重要意义。申请相关国内发明专利3项，实用新型专利3项。其中发表相关SCI论文3篇。　　3）通过LMBE探索了氧化物热敏薄膜生长的最优工艺条件，使得研制的热敏电阻原型器件具有优良的NTC热敏电阻特性。　　NTC热敏半导体陶瓷材料由于其测温精度高、互换性好、可靠性高等特点，广泛用于温度测量、控制、补偿、稳压、遥控、流量流速测量以及时间延迟等设备中。随着各行业对温度控制的需求越来越严格和精密，特别是空间技术和深海测温等极端条件对产品的可靠性要求越来越苛刻，对体积更小，灵敏度更高，使用环境更宽，安装使用更方便的NTC类高端产品的研发成为当务之急。而NTC热敏薄膜刚好可以解决这一难题。由于激光分子束外延方法（LMBE）易于沉积复杂化合物，而且成膜速率快，靶和膜成分相一致，因此对于制备氧化物热敏薄膜极为有利。我们采用激光分子束外延技术（LMBE）依次在Si/SiOx衬底、MgO（100）单晶衬底、聚酰亚胺衬底表面制备了Mn1.96Co0.96Ni0.48O4（MCN）薄膜，发现通过改变衬底温度、氧分压等，在不同的衬底上均可得到高质量的氧化物热敏薄膜。而且，通过这些膜材料制备出的热敏电阻原型器件均具有优良的NTC热敏电阻特性，这为NTC薄膜热敏电阻器的广泛应用打下了一定的基础。在Ceramics International等杂志上发表相关论文4篇。　　总的来说，新疆理化所的百人计划给我提供了一个很好的科研平台和开端，为我的科研道路发展奠定了坚实的基础。在今后工作生涯中，我将与团队成员一起不懈的努力，紧紧围绕新疆理化所的定位，坚持以科技创新为中心，以提高关键技术创新和系统集成能力为主线，争取取得更多高水平的研究成果，更好地服务于国家和社会。
联系人：	欧芒	成果登记日期：	2016-12-26
联系人email：	oumang@ms.xjb.ac.cn	单位代码：	96500068
邮政编码222：	830011	联系人电话：	13139696867
单位传真：	0991-3838957	单位通讯地址：	新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市北京南路40-1号
单位所在省市：		单位电话：	0991-3835823;3838931
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：	中科院苏州纳米所	已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2016	知识产权形式：
成果完成人：	蒋春萍	资源采集日期：	2017-02-20

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