基于納米薄膜的卷曲微彈簧研究.pdf

1、微納結構在物理、化學、微電子學以及傳感等領域有著巨大的應用前景，從而受到廣大科學工作者的關注。在過去十年以來，卷曲納米技術常被用于制備新型三維微納結構。卷曲納米技術結合了“自下而上”以及“自上而下”兩種制備方法，將具有內應力的納米薄膜通從襯底上剝離，使其卷曲成為三維微納結構。本論文主要介紹利用卷曲納米技術制備新型的三維卷曲微結構以及對其性能進行研究。
　　在本文中，通過在沉積金屬薄膜過程中引入傾斜生長法，使納米薄膜具有各向異性的性

2、質，從而利用卷曲納米技術首次制備了Ti金屬微彈簧。通過對工藝參數(shù)調節(jié)，可以精確地控制Ti金屬微彈簧的幾何參數(shù)。Ti金屬微彈簧的半徑隨著薄膜厚度的增加而增加，而微彈簧的手性以及螺旋角等參數(shù)則是由薄膜條帶與最優(yōu)卷曲方向之間的夾角所決定。
　　Ti金屬微彈簧在流動的液體中受到粘滯力的作用而伸長，據(jù)此，我們設計了基于Ti金屬微彈簧的液體流速傳感器，并定量地分析伸長量與流速的關系。實驗結果還表明，Ti金屬微彈簧具備相當可靠的超彈性行為。

3、r>　　此外，利用卷曲納米技術首次制備了聚丙烯酸-聚乙烯醇(PVA-PAA)/金屬卷曲微彈簧以及微管結構。該三維卷曲微結構具有刺激-響應行為:當外界的液體環(huán)境發(fā)生變化時，PVA-PAA的體積膨脹或者收縮，從而影響PVA-PAA/金屬雙層膜內部的應力狀態(tài)，最終導致微彈簧發(fā)生卷曲或展開。通過計算發(fā)現(xiàn)，與微管結構相比，在PVA-PAA/金屬雙層膜發(fā)生卷曲的過程中，微彈簧結構的PVA-PAA薄膜的應變值小于前者，這是由于在彈簧結構中，部分應變可