液体喷射抛光微观材料去除机理的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    50905104
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    20.0万
  • 负责人：
    陈入领
  • 依托单位：
    上海大学
  • 学科分类：
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

非球面器件的超光滑表面加工是目前光学加工所面临的巨大难题，液体喷射抛光(FJP)被认为是当前非球面新型超精密光滑加工最有潜力技术之一。目前FJP正由常规型(射流直径500-1200μm)向微型(射流直径1-100μm)发展，但受实验和加工水平所限，FJP的微观材料去除机理尚无定论，且纳米磨粒对直径10μm以下射流束的影响机理也未知。因此本项目提出通过建立含有团簇的水射流冲击水膜覆盖的粗糙表面的分子动力学仿真模型，辅以实验验证，分析碰撞过程中冲击表面材料的形貌、性质等变化，同时结合含有团簇的水射流在微管道内流场规律的仿真和实验结果，揭示FJP的微观材料去除机理。通过本课题研究，FJP的材料去除机理研究的理解深度将由现在的宏观层次提高到原子级别的微观层次，同时掌握射流束在微纳管道内尤其是近壁面的流场规律，为将来直径1μm以下的喷嘴加工进行理论准备，这对促进FJP的广泛应用具有重要意义。

结项摘要

按照申请书计划该项目已经顺利实现了基于射流抛光(FJP)的分子动力学仿真平台。本项目利用此仿真平台，结合相关实验，对冲击过程中二氧化硅团簇与硅基体的作用机制进行了系统分析，揭示了FJP及化学机械抛光(CMP)的微观材料去除机理。. 仿真结果表明在冲击加载过程中，单晶硅基体不同配位数原子之间的动态相变过程是分阶段地服从Boltzmann分布，且这些相变硅原子的动态滞留时间约为250fs，半寿命时间约为50fs。. 本项目系统研究了冲击载荷下单晶硅基体表面挤压(extrusion)和基体晶向之间的关系。在干或湿碰撞下，基体表面的extrusion在(001), (011)和 (111)晶向下分别呈现四重，二重和三重对称分布。干碰撞下，extrusion出现的临界速度在Si(110)最大，而Si(001)最小。而在湿碰撞下，extrusion出现的临界速度和晶向关系不明显。干、湿碰撞下，extrusion出现的临界速度在入射角分别为45°和30°时最小。. 对比干、湿碰撞过程，我们研究了硅基体表面损伤形成时水膜作用机制机理。研究表明在相同的冲击条件下，干碰撞下基体的损伤比湿碰撞下严重。其原因：一方面是在冲击的初始阶段水膜的缓冲作用；另一方面是在团簇变形阶段，水膜固化成连续的薄膜，从而将大量的冲击能量转化成热能量而耗散掉。. 抛光的目标是追求高的材料去除率和低的表面损伤。研究表明：在犁削效应、黏着效应以及原子的渗入效应共同作用下，相对于实心团簇而言，存在合适孔径的介孔团簇使得碰撞过程中基体材料去除量增加的同时，基体的损伤也在减小。此外，不同膜厚的氧化膜与单晶硅基体结合强度的差异是导致基体原子飞离数呈现膜厚效应的主要原因。上述仿真结果很好地解释了相关实验现象。. 在以上研究基础上建立了FJP的仿真平台。仿真结果表明对于水射流而言，含有一定量的团簇可显著提高射流对基体造成的损伤程度，这主要是由于射流中水流与团簇之间存在耦合加强作用。且这种耦合作用在喷射距离小于40埃及入射角度小于15°时才会存在。之后，耦合作用随喷射距离或入射角度的增加而快速减小，直至消失。此外，冲击表面的形貌对耦合作用也表现出选择性。这些结论与FJP实验现象相吻合。.

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（1）
专利数量（0）
Preparation of porous alumina abrasives and their chemical mechanical polishing behavior
多孔氧化铝磨料的制备及其化学机械抛光性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Thin Solid Films
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Lei; Hong;Wu; Xin;Chen; Ruling
  • 通讯作者：
    Ruling
Comparison of surface damage under the dry and wet impact: Molecular dynamics simulation
干冲击和湿冲击下的表面损伤比较：分子动力学模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Chen; Ruling;Liang; Min;Luo; Jianbin;Lei; Hong;Guo; Dan;Hu; Xiao
  • 通讯作者：
    Xiao
Material removal mechanism during porous silica cluster impact on crystal silicon substrate studied by molecular dynamics simulation
分子动力学模拟研究多孔二氧化硅团簇冲击晶体硅基底过程中的材料去除机制
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Applied Surface Science
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Chen Ruling;Jiang Ranran;Lei Hong;Liang Min
  • 通讯作者：
    Liang Min
Effect of crystallographic orientation on the extrusion of silicon surface during an impact: Molecular dynamics simulation
冲击过程中晶体取向对硅表面挤压的影响：分子动力学模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Nuclear Instruments and Methods In Physics Research. Section B: Beam Interactions With Materials and Atoms
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Chen; Ruling;Luo; Jianbin;Guo; Dan;Hu; Xiao;Lei; Hong
  • 通讯作者：
    Hong
Preparation of porous alumina abrasives with different morphologies and their chemical mechanical polishing behavior
不同形貌多孔氧化铝磨料的制备及其化学机械抛光性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Advanced Materials Research
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Wu; Xin;Lei; Hong;Chen; Ruling
  • 通讯作者：
    Ruling

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其他文献

动压载荷下受限纳米水膜流动特性的分子动力学仿真研究
  • DOI：
    10.16078/j.tribology.2016.06.002
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    摩擦学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈入领;王瑶;雷红
  • 通讯作者：
    雷红
动压载荷下受限纳米水膜流动特性的分子动力学仿真研究
  • DOI：
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  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    摩擦学学报
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  • 作者：
    陈入领;王瑶;雷红
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    雷红

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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