基于碳纳米管工具电极的纳米电解加工技术基础研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
91023018
项目类别：
重大研究计划
资助金额：
55.0万
负责人：
朱荻
依托单位：
南京航空航天大学
学科分类：
E0509.加工制造
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
李寒松；朱增伟；房晓龙；王维；钱王欢；贾继欣；刘金国；
关键词：
碳纳米管电解纳米电解纳米制造线电极电解切割

项目摘要

本项目将深入开展基于碳纳米管工具电极的纳米电解加工研究。阐明纳米尺度间隙下电解加工产物的输运机理及纳秒/亚纳秒脉冲电流作用下的加工过程机理，掌握脉冲电参数、工作液成分对溶解定域性的影响规律，抑制或消除杂散腐蚀，突破碳纳米管工具电极安装及对刀、纳米电解加工的过程状态特征提取与加工间隙控制等关键技术，建立起纳米电解加工试验系统，实现孔、槽、缝及型腔等典型结构的纳米电解加工。本项目的特色及创新之处在于①纳米尺度间隙下加工产物的输运过程模型和快速运离方法，②纳秒及亚纳秒脉宽脉冲电流在纳米尺度电极条件下对材料去除定域性的影响规律，③碳纳米管作为纳米电解加工的工具电极，④提出纳米尺度线电极电解切割技术。本项目将发表学术论文12篇以上，其中SCI、EI源期刊不少于8篇。申请发明专利2项。研制出纳米电解加工样机系统。加工出各类具有代表性的纳米结构。

结项摘要

该项目提出了基于电化学腐蚀-电压焊接组合制备碳纳米管工具电极的方法，研究了钨电极的尖端圆弧半径和放电电压对该工艺的影响，搭建了基于显微镜的碳纳米管焊接试验平台；测试碳纳米管工具电极的伏安特性，并提出通过局部焦耳热法和工具电极表面Au离子溅射提高碳纳米管工具电极的整体导电性能。其次，研究分析了液膜电化学腐蚀法的加工机理，阐明了该方法的基本加工过程，建立了可预测钨针尖尖端半径和直径变化过程的数学模型；试验研究了各试验因素对纳米钨针尖尺寸的影响规律，制备出尖端半径为80nm的钨针尖。提出基于液膜电化学腐蚀法制备大长径比纳米钨电极的方法，并研究了各试验参数对电极平均直径和长径比的影响，成功制备出直径约300nm，长径比达70的钨电极；研究了双面突出绝缘层阴极在液膜电化学腐蚀法中的应用，并建立了该方法的数学模型，提高了液膜电化学腐蚀法的加工定域性，利用该方法制备出直径140.8nm，长径比为50的钨电极。其次，提出了基于瞬态电流检测的对刀方法，有效的抑制了亚微米工具电极的弯曲变形和火花放电现象。基于碳纳米管工具电极和纳米钨电极，进行了微纳电解加工试验研究，加工出亚微米尺度的微槽、微坑等典型结构。.已发表学术论文12篇，录用待发表学术论文3篇，其中SCI、 EI源期刊9篇。申请发明专利5项。已毕业硕士研究生1名，另有在读博士研究生3名、硕士研究生1名。