基于微探针的热机械式高分子纳米结构加工机理研究

以基于扫描探针技术的超高密度信息存储为主要应用目标，研究探针针尖和高分子薄膜在热机械方式下的相互作用机理。先分别分析研究探针和高分子薄膜的热学和力学表现、探针的加热方式和散热机理、高分子薄膜在不同温度下材料属性的变化以及受力变形的特性，再建立针尖和高分子薄膜相互作用的热力学耦合模型，并根据模型进行数值模拟，获得在温度、加载力、针尖形状尺寸等不同参数作用下加工出的高分子纳米结构的几何形状和尺寸。加工带有微型加热器和尖锐针尖的悬臂梁探针，依托原子力显微镜搭建热机械高分子纳米结构加工实验平台，控制不同的加工参数进行高分子纳米结构加工实验，对实验结果进行原位测量，获得所加工的纳米结构的几何参数，将实验结果与数值模拟的结果进行比较，并对模型进行修正，得出热机械高分子纳米结构加工机理的科学性结论。根据该结论研究减小单点加工尺寸的方法，以提高点加工的分辨率，有助于促进该技术在高密度信息存储等领域的应用。