陶瓷组装及连接技术

译丛序译者序前言
第1章跨尺度陶瓷组装：技术、挑战与机遇1.1引言1.2先进技术系统中的组装问题1.2.1微电子和纳米电子1.2.2能源1.2.3航空和地面运输1.3跨领域和跨尺度组装1.3.1宏观组装的科学与技术1.3.2发电装置和器件制造中的组装问题1.3.3纳米尺度和生物系统的组装问题第2章陶瓷组装部件的先进钎焊技术2.1简介2.2润湿性、残余应力和接头可靠性2.3接头设计2.4陶瓷基复合材料的连接2.4.1Si3N4TiN（质量分数为30%）的连接2.4.2SiC纤维增强硅硼酸盐玻璃的连接2.4.3莫来石莫来石陶瓷基复合材料的连接2.5总结致谢参考文献第3章核工业中陶瓷基复合材料的连接及组装3.1简介3.2国际热核聚变实验堆3.2.1陶瓷基复合材料的连接在ITER上的应用3.2.2为什么ITER中使用C/C复合材料3.2.3ITER中C/C复合材料连接的设计问题3.2.4ITER中C/C复合材料的连接技术3.2.5C/CCu接头的力学性能测试3.2.6无损检测3.2.7ITER中C/CCu界面热冲击和高热流测试3.2.8欧洲联合核聚变反应堆3.2.9JET中C/C复合材料的连接技术和设计问题3.2.10总结3.3ITER以外的聚变反应堆3.3.1为什么选择SiC/SiC复合材料3.3.2SiC/SiC复合材料的连接材料和连接技术3.3.3连接的SiC/SiC材料特性3.4CMCs在先进裂变反应堆中的应用3.5总结致谢参考文献网络资源第4章大气中钎焊：陶瓷陶瓷和陶瓷金属连接的新方法4.1简介4.2陶瓷钎焊的方法4.3空气钎焊的概念4.4空气钎焊钎料的设计：AgCuO体系4.4.1相平衡4.4.2基体的润湿4.4.3接头强度4.4.4推荐的空气钎焊条件4.5AgCuO体系的成分改良4.5.1使用金属Pd和Al进行合金化4.5.2使用金属氧化物TiO2进行合金化4.5.3添加难熔颗粒4.6总结参考文献第5章碳化硅陶瓷的扩散连接——复杂陶瓷构件的关键制造技术5.1简介5.2实验5.3结果与讨论5.4总结致谢参考文献第6章C/C复合材料金属热管理系统的组装技术6.1简介6.2用于热管理的材料6.3C/C复合材料6.4碳和C/C复合材料与金属的组装6.4.1润湿性6.4.2钎焊6.5接头完整性、微观组织和组成6.6CC复合材料/金属接头力学性能6.6.1接头强度和断口组织6.6.2显微硬度6.7热和热机械方面的讨论6.7.1热膨胀失配及残余应力6.7.2钎焊接头导热性6.8总结和未来前景参考文献第7章连接和组装过程中碳金属体系间的相互作用7.1简介7.2与碳不反应的金属在石墨和金刚石表面的润湿7.3第Ⅷ族金属在石墨上的润湿7.4与碳接触的碳化物形成金属7.5与碳不反应的熔体中添加碳化物形成金属后在石墨上的润湿7.6熔体润湿固相时热力学和界面活性的相互关系7.7含有反应和非反应金属添加剂的Ⅷ族金属熔体在石墨上的润湿性7.8相图、硬化后界面结构和润湿等温线类型的关系7.9高压环境对金属熔体在石墨和金刚石上润湿的影响7.10总结参考文献第8章陶瓷电路中铁氧体及功率电感器件的组装8.1简介8.2器件物理8.3铁氧体的合成8.4电磁特性8.5嵌入式功率电感器8.6多层陶瓷变压器8.7总结致谢参考文献第9章氧化物热电发电装置9.1简介9.2热电发电9.3氧化物热电材料9.3.1P型氧化物9.3.2N型氧化物9.4器件工艺学9.4.1P型块体材料9.4.2N型块体材料9.5模块9.5.1实验过程9.5.2结果与讨论9.6总结参考文献第10章固体氧化物燃料电池（SOFC）及其他电化学发电装置的组装技术10.1简介10.2电化学反应器的基础10.2.1电化学活性10.2.2纳米结构控制对电化学反应的影响10.2.3SOFC发展中电化学反应的控制及其应用10.2.4电极支撑的薄膜电解质的结构控制10.3SOFC及其相关研究与发展10.4微型SOFC的发展10.4.1研究背景10.4.2微管状电池的制造10.4.3小型高性能微燃料电池束的发展10.4.4低温SOFC的发展和紧凑型模块的制造10.4.53D控制的微SOFC的发展：蜂窝状电化学反应器10.5电化学DENOx反应器及清洁汽车技术的其他应用10.5.1高性能电化学反应器的发展10.5.2用于NOx/PM同时净化的电化学反应器的发展参考文献第11章传感器组装技术11.1简介11.2微型点胶工艺11.2.1喷墨和点胶器11.2.23D直写技术的适用性11.2.3陶瓷浆料的流变特性11.2.4浆料的流变性能11.2.5沉积速率的监控11.3装备制造11.3.1电炉型微型装置11.3.2微型二氧化锡气敏元件11.3.3采用喷注器的TE气体传感器元件11.3.4陶瓷触媒的沉积11.4传感器性能11.4.1触媒的尺寸和厚度11.4.2陶瓷触媒的稳定长效性11.4.3热电器件触媒11.5总结参考文献第12章功能复合材料和纳米光子及光电子器件的芯片集成12.1单片集成电路12.1.1对接接头生长12.1.2选区生长12.1.3偏移量子阱12.1.4量子阱混合12.1.5多步增长单片集成电路12.1.6表面钝化和整平12.1.7通孔和沟道金属互连12.2纳米加工技术12.2.1光刻12.2.2扫描电子束光刻技术12.2.3SPL12.2.4连续图形结构表面12.2.5并行表面图形化12.2.6边缘光刻12.2.7软光刻技术12.3一般的自组装技术12.3.1模板化的自组装12.3.2化学辅助的组装12.3.3干燥媒介（蒸发诱导）自组装12.3.4磁、光或电导向的自组装12.3.5分界面的自组装12.3.6择形自组装12.4SAMs12.4.1SAMs基质类型12.4.2从气体和液体装配的机制12.4.3制备SAMs12.4.4SAMs在现有纳米制造工业中的应用12.5纳米晶体的组装12.5.1外延生长自组织固态量子点12.5.2胶体量子点的自组装12.5.3聚合物控制纳米颗粒分布（根据聚合状态）12.5.4自组装形成的单分散纳米晶体的二维和三维序列12.5.5在自组装样品上吸附半导体纳米晶体的选择性12.5.6Au纳米晶体/DNA结合物12.5.7采用溶胶凝胶包容复合疏水性二氧化硅纳米球12.5.8多尺度自组装形成的分层冷光样品12.5.9带有有机和无机组件的混合纳米复合材料的优点12.6用直流电场形成纳米棒阵列12.6.1纳米棒阵列12.6.2电场中垂直导向超晶格纳米棒组装12.7使用DEP和光电镊子（OETS）组装纳米结构12.7.1DEP12.7.2OET12.8纳米切割：制备纳米结构阵列的新方法12.8.1纳米切割技术12.8.2使用图形化的基板制造复杂的纳米结构参考文献第13章化学气相沉积多功能复合热障涂层13.1简介13.2TBC过程13.3常规CVD法高速制造涂层13.4激光CVD法高速制造涂层13.5总结参考文献第14章金属互连界面的物理演变及可靠性14.1简介14.2互边失效概述14.2.1腐蚀14.2.2晶须形成14.2.3小丘形成14.2.4应力诱生空洞14.2.5电迁移14.3电迁移物理变化14.3.1尺寸效应下金属电阻率的增加14.3.2阻挡层尺寸14.3.3扩散通道扩展的影响14.3.4驱动力的演变14.3.5电迁移失效统计学14.4钎焊接头失效的物理变化14.5总结参考文献第15章可调微波器件中钛酸锶钡薄膜的集成15.1简介15.2基于可调谐微波应用的BST器件制造工艺15.3BST:结构和性能15.3.1晶体结构15.3.2相变15.3.3极化15.3.4极化与频率15.3.5电场对铁电材料的影响15.3.6微观结构和点缺陷化学15.4BST二极管技术15.5BST薄膜的沉积技术15.5.1CSD15.5.2PLD15.5.3RF磁控溅射15.5.4MOCVD15.6性能对BST薄膜的影响15.7内扩散解决方法：纳米金刚石/Pt/BST结构15.8总结致谢参考文献第16章气溶胶沉积(AD)技术及其在微型器件组装中的应用16.1简介16.2AD法16.3室温冲击固化16.3.1室温下陶瓷颗粒的固化16.3.2AD过程中冲击颗粒速度和局部温度的升高16.3.3AD过程陶瓷膜的致密化机制16.3.4运载气体的影响16.4沉积特性和膜的图形化16.4.1沉积率和原料粉末特性的影响16.4.2陶瓷层的图形化特性16.5其他类似方法及与AD法的对比16.5.1基于固态颗粒碰撞的涂层工艺16.5.2AD法与其他方法的对比16.5.3AD膜的电性能16.6设备应用16.6.1用于抗等离子腐蚀工件的氧化钇AD膜16.6.2压电器件中的应用16.6.3高频装置中的应用16.6.4光学设备中的应用16.7总结致谢参考文献第17章先进纳米组装方法：图案、定位及自组装17.1简介17.2陶瓷的纳米组装（NI）17.2.1金属氧化物图案的SAM预处理17.2.2非晶TiO2薄膜的LPP17.2.3采用种晶层的锐钛矿型TiO2薄膜LPP17.2.4采用选点消除法的锐钛矿型TiO2薄膜LPP17.2.5采用钯催化剂的磁性颗粒薄膜的LPP17.2.6晶体ZnO的LPP和形态控制17.2.7氧化钇的LPP：Eu薄膜17.2.8总结17.3颗粒的纳米组装17.3.1液体中胶体晶体的图案化17.3.2胶体晶体和二维阵列的干法图案化17.3.3胶体晶体的图案化以及双溶液法球面组装17.4总结参考文献第18章新型器件及电路中纳米线组装：进展与挑战18.1简介18.2一维纳米级建造模块：合成和生长机制18.2.1合成方法18.2.2生长机制18.2.3一维半导体材料18.3结构性能表征以及二者的关系18.3.1对一维结构的研究18.3.2依赖于尺寸及形状的物理性质18.4纳米器件结构的开发18.4.1场效应晶体管器件制备18.4.2纳米线元件集成为复杂的纳米器件结构18.5总结致谢参考文献第19章纳米结构设计中类金刚石的组装（类金刚石薄膜的微纳制造）19.1微纳机械器件基础19.2DLC的性能和准备19.2.1DLC薄膜：制备19.2.2DLC薄膜：材料性能19.3DLC机械设备：制造和性能19.3.1图案化生长提拉制备DLC微机械设备19.3.2通过聚焦离子束刻蚀技术制备DLC微纳机械设备19.3.3FIB辅助CVD法制备DLC纳米结构19.4DLC微纳结构发展前景致谢参考文献第20章一维陶瓷纳米线的合成、性能、组装及应用20.1简介20.2垂直取向陶瓷纳米结构合成方法20.2.1无模板辅助合成法20.2.2模板辅助法20.31D纳米结构的特性20.3.1NCs20.3.2纳米微粒和纳米线的维度效应20.3.31D金属氧化物的物理性质20.3.41D纳米结构的机械特性20.4纳米线的综合应用与设备组装20.4.1FET20.4.2光电器件20.4.3传感器20.4.4纳米发电机20.4.5太阳电池20.4.6燃料电池参考文献第21章基于薄膜技术的纳米组装技术21.1简介21.2纳米结构的自发有序化21.3应用模板法与筛选法的自组织过程21.3.1VLS生长21.3.2图案化技术21.3.3光刻和电子束刻蚀21.3.4纳米光刻技术21.3.5纳米线电子学21.4总结参考文献第22章纳米线规模化集成的发展及挑战22.1简介22.2纳米线制造22.3纳米线的排列和定位22.3.1微流体通道组装22.3.2电泳组装22.3.3朗缪尔布罗杰特组装22.4纳米线的互连22.4.1纳米线连接方法22.4.2常用方法连接纳米线的性能22.5桥接纳米线22.5.1两垂直平面间的纳米桥接22.5.2两水平面间的纳米柱廊22.5.3桥接纳米线的力学性能22.5.4桥接纳米线的接触性能22.6总结致谢参考文献第23章微电子电气互联、电子封装、系统集成中喷墨打印技术及纳米材料的应用23.1简介23.2印刷电子与喷墨印刷技术23.2.1印刷电子23.2.2喷墨印刷技术23.3纳米颗粒及其在喷墨印刷技术中的应用23.3.1简介23.3.2纳米颗粒在喷墨打印技术中的应用23.3.3纳米颗粒油墨的喷墨印刷要求23.3.4喷墨印刷油墨的未来发展趋势23.4喷墨印刷在微电子领域的应用23.4.1电子产品的喷墨印刷技术23.4.2微电子技术的应用23.4.3喷墨印刷技术面临的挑战23.4.4电子产品生产中的激光烧结与对流炉烧结23.5可印刷电子技术的环境因素23.5.1简介23.5.2喷墨印刷面临的环境问题23.5.3喷墨印刷的环保优势23.5.4从环保的角度选择材料23.5.5喷墨打印的总体环境效率23.6总结参考文献第24章人工器官的生物组装24.1简介24.2骨骼的组织24.3用于人工关节的陶瓷24.4用于骨骼替代物的陶瓷24.5生物活性陶瓷与活体骨骼的生物组装24.5.1人工材料形成磷灰石的要求24.5.2磷灰石形核的有效官能团24.5.3生物活性金属24.5.4生物活性陶瓷聚合物复合材料24.5.5生物活性无机有机复合装置24.5.6生物活性水泥24.6总结参考文献