为实现“双碳”目标, 推动大宗固废的资源化利用, 开发探究多种固废协同制备发泡陶瓷材料的方法理论, 以花岗岩锯泥和大理石废石粉为主要原料, SiC为发泡剂, 通过高温烧结制备高闭气孔率的发泡陶瓷, 研究原材料配比、烧结温度以及发泡剂掺量对发泡陶瓷的孔结构及性能的影响。结果表明, 大理石废石粉中的CaCO3在高温下分解出的CaO是有效的助熔剂, 能够破坏Si—O键, 降低液相的黏度, 促进发泡。同时CaO能够与SiO2反应生成硅灰石, 提高材料的机械强度。在烧结温度为1 130 ℃、大理石废石粉质量掺量为10%、SiC质量掺量为1.0%时, 制备的发泡陶瓷孔结构均匀, 综合性能最佳, 闭口气孔率为79.16%, 体积密度为583.42 kg/m3, 抗压强度为3.86 MPa, 吸水率为0.40%。本研究为花岗岩锯泥和大理石废石粉回收利用制备发泡陶瓷提供了理论基础。

集成电路(IC)芯片封装中小尺寸、细节距焊点采用的传统锡基钎料在服役过程中存在桥接、电迁移、金属间化合物等问题，在大电流、大功率密度的应用中受到限制。采用脉冲激光沉积 (PLD)技术，在覆铜陶瓷 (DBC) 基板上图形化沉积了多孔微米银焊点，用于替代传统的钎料凸点，并将其应用于Si芯片与DBC基板的连接。结果表明：采用不锈钢作为掩模，可沉积出500 μm及300 μm特征尺寸的疏松多孔银焊点阵列，银焊点呈圆台形貌；在250 ℃温度、2 MPa压力下热压烧结10 min，Si芯片与DBC基板连接良好，连接后的银焊点边缘的孔隙率为42%左右，银焊点中心区域的孔隙率为22%; 500 μm和300 μm特征尺寸的银焊点的连接接头的剪切强度分别为14 MPa和12 MPa；接头断裂主要发生在银焊点与芯片或DBC基板的连接界面处。

蚜虫是棉花的主要害虫之一, 我国棉花产量每年因蚜虫危害造成的损失高达5%～10%。 田块尺度的棉花蚜害空间分布监测可以辅助精准定量施药, 减少环境污染。 利用无人机搭载成像光谱仪获取的“图谱合一”的遥感数据因其具有分辨率高、 时效性高、 成本低等优势, 可为作物病虫害监测提供了重要数据源。 比值导数法模型简洁, 运行效率高, 结果精确, 可以有效的应用于遥感反射率光谱解混处理, 提取对目标信息较为敏感的波段, 为构建虫害监测模型提供了有效的手段。 因此本研究选择棉花典型生产区新疆库尔勒地区为实验区, 开展以下工作: （1）以低空无人机搭载成像光谱仪获取棉花蕾期冠层成像光谱影像, 结合地面调查数据, 获取76个样点光谱数据及蚜害严重度(包含健康植株16个, 蚜害严重度1～4级每级选取15个); (2)分析不同蚜害严重度棉花冠层光谱的特征, 并利用比值导数法筛选出对蚜害胁迫敏感的光谱波段, 分别为514, 566和698 nm波段; (3)构建基于三个敏感波段的光谱反射率、 比值导数光谱值的一元线性回归和偏最小二乘法的蚜害严重度估测模型。 结果表明: (1)蚜害对棉花冠层的光谱反射率有显著影响。 棉株受蚜害胁迫越严重, 其在可见光区域的反射率越高, 近红外波段反射率越低, 发生红边区域“蓝移”; （2）比值导数法可有效提取蚜害棉花冠层光谱敏感波段, 所筛选的514, 566和698 nm三个波段与相关系数法所筛选的敏感波段一致; (3)利用敏感波段比值导数光谱值所构建的蚜害严重度估测模型精度优于敏感波段光谱反射率所构建的模型, 其中698 nm波段构建的模型精度最佳（R2=0.597, RMSE=0.91）; (4)三个敏感波段的比值导数光谱值所构建的偏最小二乘多元回归模型精度优于单个波段比值导数光谱值所构建的模型（R2=0.612, RMSE=0.89）; (5)基于比值导数法的棉花蚜害无人机成像光谱监测模型可以获取田块尺度的不同严重度蚜害空间分布图, 对于精准定量施药有重要的指示意义。

电性能优良且成本低廉的铜微纳结构在柔性电子领域中展现出广阔的应用前景。激光直写因其快速灵活且可控性高等优势,成为铜微纳结构的高效加工方法之一。概述了微纳结构激光加工的技术特点,随后针对激光直写铜微纳结构展开论述。重点分析了前驱体成分及激光工艺参数对铜微/纳观结构及电性能的影响,探讨了激光直写在铜微纳结构可控制备中的优势。列举了所得结构在柔性电子器件制造中的典型应用场景,分析了典型器件的工作机理。此外,对激光直写微纳结构的未来发展趋势进行了展望。

纳米科技的快速发展对组装纳米结构单元并实现具有复杂功能系统的技术提出高的要求,而纳米材料的互连是这项技术的基础,也是纳米级产品集成的基础。本文综述了纳米连接领域的最新进展,特别是各种同质和异质纳米材料之间的互连机理。首先,介绍了纳米材料的互连概念,重点论述了在同质纳米材料烧结互连、冷焊互连、辐照互连以及液相环境中的纳米互连的行为过程和连接机理,涉及零维和一维纳米材料;其次,对金属-金属和金属-非金属两种异质纳米材料的互连机理及应用进行论述;最后,针对当前同质和异质纳米材料互连研究现状,指出纳米材料互连研究面临的挑战并分析其发展前景。

随着微电子器件需求日益迫切,由纳米材料构造的微纳结构在降低尺度并获得特征性能上有着极大的优势。纳连接是从纳米材料构筑微纳结构的有效途径,目前实现纳连接的手段主要包括热烧结、激光烧结等。对比研究了不同连接方法形成的银电极的电学性能及微观结构,并对银纳米材料间的连接机理进行了分析。结果表明,相比于自连接及热烧结,激光烧结在降低电阻率及保持纳米结构方面有着独特的优势,在激光诱导下,银纳米带可在低温下实现互连,形成交联网络结构,从而降低银电极的电阻率,并显著改善其柔韧性。激光烧结电极的电阻率低至1.88×10 ^-7 Ω·m,同时具有较好连接强度,经3000次弯折后电阻变化率仅为21.26%。

采用飞秒激光对铜离子前驱体薄膜进行激光直写,原位还原得到铜纳米颗粒并连接形成导电铜微结构。实验研究了激光功率对铜微结构物相成分、微观结构及导电性能的影响。进一步,利用COMSOL仿真软件模拟了飞秒激光辐照下铜纳米颗粒二聚体的电场分布及温度场分布特征,计算了不同功率单脉冲激光对铜纳米颗粒电子温度及晶格温度的影响。仿真结果表明,激光诱导表面等离激元效应可实现对纳米颗粒的局域加热。当激光功率为960 mW时,纳米颗粒热点区域的晶格温度最高为698 K,纳米颗粒出现表面熔化现象,可实现颗粒间的连接。随着入射激光功率的升高,晶格温度升高,颗粒间连接程度提高,与实验结果相一致。

针对目标在遮挡、尺度变化等复杂场景下易产生模型漂移问题,基于跟踪学习检测(TLD)框架提出一种结合基于网格的运动统计(GMS)检测和置信度判别的长时目标跟踪算法。首先在跟踪模块中采用快速判别尺度空间的相关滤波器(fDSST)作为跟踪器,利用位置滤波器和尺度滤波器对上一帧目标进行位置与尺度的判别,并依据TLD算法中跟踪模块与检测模块的独立性,将跟踪模块结果输入检测模块中,采用平均峰值相关能量(APCE)对模板更新进行置信度判别。在检测模块中先引入GMS网格运动统计作为检测器,使具有快速旋转不变性特征的ORB(Oriented FAST and Rotated BRIEF)算法对上一帧目标进行特征匹配,再利用网格运动统计对匹配结果进行过滤,实现目标位置的粗定位,依据预测位置对目标检测区域进行适当的动态缩减,最后使用级联分类器对目标进行精准定位。结果表明,本文提出的跟踪方法在有效防止模型漂移的情况下,大大提高了算法的跟踪速度,同时对目标遮挡、尺度变化及旋转等挑战环境也具有较好的准确性和鲁棒性。