論文摘要

論文名稱：光散射多孔結構微發泡制造及量子點LED應用

論文作者：華南理工大學/余樹東

指導教師：湯勇《研究領域：表面功能結構制造、微電子散熱、LED封裝等。》

量子點（Quantum dot, QD）具有發光光譜窄且可調等優點，有望成為發光二極管（Light-emitting diode, LED）下一代的熒光轉化材料，并在顯示，照明和可見光通信等領域展示出廣闊的應用前景。然而由于QD存在弱吸收以及內全反射等問題，導致QDLED器件效率低下，這極大地阻礙了QD-LED器件的商用化應用。在白金龜鱗片多孔結構的啟發下，本論文以微發泡制造為核心，從QD膜到器件結構，對QD-LED進行整體設計與優化，提升QD-LED的效率和光色性能。具體研究內容如下：

（1）提出超臨界C O2微發泡工藝制造多孔結構，研究壓力和溫度等參數對多孔結構的影響及內在作用機理；采用優化的發泡參數，發泡制造出微米級與納米級多孔結構，揭示多孔結構與其散射性能間的關系；探究微米級和納米級多孔結構對QD膜的光致發光（Photoluminescence, PL）特性的影響，揭示多孔結構提升PL強度的作用機制。（2）提出基于溶劑-非溶劑-聚合物體系的相分離微發泡工藝，以及開放多孔網絡的二次封裝方法，制造強散射多孔結構

膜；研究不同分子質量聚合物對多孔結構的影響，揭示封裝工藝對多孔膜散射特性的作用；利用低溫研磨法制造散射粒子，分析多孔薄膜和粒子摻雜膜的散射機理以及光學自由程作用機制；揭示相分離多孔結構提升QD膜PL強度的內在機理。（3）利用Mie散射理論分析單顆球形氣泡的散射特性，闡明光學參數和尺寸參數在散射中的內在作用機制；利用粒子云模型分析多孔結構的散射系數與氣泡尺寸密度和填充率之間的聯系；建立光線追跡模型實現對多孔膜的精確仿真，在追跡模型中引入熒光模型，揭示多孔結構提升QD膜PL強度的內在機理。（4）研究QD光譜半峰寬和峰值波長對顯示面板色域和效率的影響，得到相關優化參數；研究多QD器件在不同相關色溫和顯色指數等參數約束下，器件所能獲得的最大發光效能；針對QD-LED器件存在的多種熒光材料的情況，探究不同分層結構對LED器件光學性能的影響；針對QDLED器件取光效率低的問題，利用微發泡納米多孔膜作為漫反射層，提升器件效率并揭示多孔膜的取光機制。

論文名稱：基于熱感應的多維傳感機理及柔性電子皮膚研究

論文作者：清華大學/趙帥

指導教師：朱榮 《研究領域：微米納米器件與系統技術研究，面向智能機器人和醫療健康，研制微納感知器件和智能測控系統。》

人體皮膚是一個精致的多維信息感知系統，為人體提供和外界交互的多種信息。近年來，具有類似人體皮膚功能的柔性電子皮膚，因為在可穿戴電子、健康監測、智能機器人/假肢等領域具有廣闊的應用前景，而成為研究熱點。這些應用需求也對電子皮膚的傳感能力和結構特征提出了嚴格要求，當前電子皮膚在高靈敏傳感、多感知集成、低成本制備、低信號耦合上仍面臨很大挑戰。

針對這一問題，本文提出基于熱感應的多維信息傳感機制作為解決方案，在機理、材料、器件和應用等方面展開系統研究。基于熱感應的多維信息傳感，是利用熱敏元件和外界的傳導/對流換熱對自身電阻的調控，將溫度、導熱、流場、壓力等信息均轉化為熱敏元件的電阻信息進行統一檢測。本文建立了多物理量傳感的數學模型，為材料和器件設計提供了理論基礎。為實現壓力傳感，本文提出壓熱效應的概念以及摻雜型、多孔型、串聯型等三種功能材料結構，建立了材料的導熱系數和其所受壓力之間的理論模型。

基于熱感應的溫度和導熱傳感機理，本文實現了能夠同時檢測溫度和導熱系數的柔性熱物性傳感器，導熱系數測量范圍對應的材料覆蓋了空氣、棉花、塑料、玻璃、金屬等典型物質種類。通過熱敏膜設計和調理電路配置，實現了物質和溫度的獨立測量。研制的柔性熱物性傳感器和智能手指具有物質分辨、溫感模擬、接近距離感知、溫濕度檢測等功能。

采用聚二甲基硅氧烷（P D M S）和銀納米顆粒，設計了多孔型和串聯型兩類具有壓熱效應的功能材料，實現了兩種不同傳感特性的壓力傳感器，且靈敏度、量程等性能均可通過材料參數進行調控和定制。在此基礎上，優化設計了一種漸變孔隙的多孔材料，實現了高靈敏、低檢測下限和大量程的傳感性能，并應用于腳部行走、指部按壓等人體運動信息檢測；針對人體脈搏特征，優化設計了一種串聯型功能材料，實現了不同按壓力下的脈搏信息檢測。

基于熱感應的多維信息傳感機理，本文研制出陣列式多功能柔性電子皮膚，集成了壓力、溫度、導熱、流場等傳感功能，采用統一的熱感應原理和檢測電路，既實現了高靈敏的多感知集成，又保證了簡單的結構布局和較高的檢測效率，低信號耦合并易于大面積擴展，在可穿戴電子、智能機器人等領域具有廣泛的應用前景。

論文名稱：板帶軋機輥型電磁調控技術基礎理論與實驗研究

論文作者：燕山大學/劉文文

指導教師：杜鳳山《研究領域：薄帶鑄軋、板形電磁調控、大型筒節軋制、管材冷熱加工以及大型鍛件氫害機理等方面研究。》

立足于增強我國寬幅軋制裝備創新能力，聚焦于輥縫微尺度柔性調控，本文提出了輥型電磁調控技術，用于提升寬幅板帶板形質量控制能力，增加產品競爭力，改善高端板帶產品依賴進口的窘境。該技術以感應加熱技術為基礎，利用電磁棒受熱膨脹及內約束機制，巧妙地將感應加熱能量轉化為熱-力混合動力源，極大地提升了輥凸度的響應速率，可實現對軋輥輥型的微尺度柔性調控進而有效控制板形，在薄帶軋制裝備、平整機組及工業級超寬軋機上具有廣闊的應用前景。

首先，基于理想軋輥輥面徑向變化量可以轉化為周向應變的原理，提出了可實現多點實時測量非轉動電磁調控軋輥輥型的測量技術，并將該技術與輥型電磁調控技術相結合，自主設計制造了單電磁棒Φ270mm×300mm輥型電磁調控物理模擬實驗平臺，并構建了電磁調控軋輥的電磁-熱-力耦合軸對稱模型。借助實驗平臺和仿真模型，從理論和實驗上證實了輥型測量技術和輥型電磁調控技術的可行性。

其次，分析了不同工藝參數對輥型調控的影響規律，結合工業應用條件，確定了輥型電磁調控實驗平臺的合理工藝參數范圍；分析了輥型電磁調控技術的脹形原理及輥型控制策略，給出了輥型調控最佳時間及輥型穩定控制策略；分析了三種典型電磁棒結構參數對輥型調控特性的影響，確定了兩種合理的電磁棒結構形式，并給出了電磁棒尺寸變動對輥型的影響規律以及軋輥成對安裝時空載輥縫調控特性，為選擇電磁棒結構尺寸提供依據；分析了不同表面淬硬層厚度和硬度對輥型調控的影響，為軋輥表層淬火深度選擇提供理論依據；分析了軋輥直徑變動對輥型調控的影響，給出了電磁調控軋輥內孔設計準則為：在滿足軋輥使用剛度的前提下，盡可能增大內孔直徑。

最后，對分段輥型電磁調控技術在大型軋輥中的應用進行研究，分析了分段輥型電磁調控技術可獲得的輥型，給出了提升輥凸度增長速率的策略，探討了輥型曲線的調控特性；借助自主設計制造的300mm新型薄帶板形電磁控制實驗平臺，實驗研究了輥型電磁調控技術對板形的實際調控特性，證實了輥型電磁調控技術可實現對板形的有效控制，為分段輥型電磁調控技術的應用提供指導。