1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100039
针对光路对接准直目标识别算法对双目标粘连状态无法判别的问题，提出了基于二进制大对象（Binary Large Object，BLOB）区域和边缘特征分析的准直图像双光学目标识别方法。首先，对二值化图像进行数字形态学处理，计算全图各BLOB区域的面积、中心、轴长、区域、有效BLOB区域个数等信息。其次，对有效BLOB区域个数大于1的完全分离双目标准直图像，统计各BLOB区域中心分别为位于两个面积最大的BLOB区域内的BLOB数量，数量小的候选BLOB区域为主激光目标，数量大的候选BLOB区域为模拟光目标。然后，对于有效BLOB区域个数等于1的待识别图像，从左、右、上、下4个方向分别提取模板边缘图像的有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列，搜索有效坐标序列和待识别边缘图像坐标序列的最大相关系数对应的有效坐标序列。当4个方向的相关系数全部大于0.95时，待识别图像为模拟光目标；当4个方向的相关系数都小于0.95时，待识别图像为主激光目标；否则待识别图像为粘连图像。实验结果表明：提出的双光学目标识别算法，不仅能够识别完全分离的模拟光目标和主激光目标，误差小于3个像素，处理时间小于1 s，而且能够判别处于粘连状态的光学目标和单个独立的光学目标，满足光路对接准直图像识别算法对于自适应性、精度和效率的要求。
光路对接准直 BLOB区域 边缘特征分析 双光学目标识别 粘连图像识别 Optical path docking collimation BLOB region Edge feature analysis Dual optical target recognition Adhesion image recognition
1 山东科技大学机械电子工程学院, 青岛 266590
2 山东菏泽市曹县科技局, 菏泽 274499
本文构建了Co 质量分数分别为6%、8%、10%和12%的WC-Co/SiC/Diamond金刚石涂层硬质合金界面模型, 利用分子动力学方法模拟了不同沉积温度对其界面结合强度的影响, 从黏附功及键长分布两个方面进行具体分析。黏附功分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型在七个沉积温度下所包含的两种界面的黏附功值均为最高值, 并且在不同沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型所包含的WC-6%Co/SiC界面、SiC/Diamond界面的黏附功分别在1 123、1 173 K时最大, 为2.468、5.394 J/m2。键长分布概率分析结果表明, 与其他三种Co含量界面模型相比, 在任一沉积温度下, WC-6%Co/SiC/Diamond界面模型各界面处键长分布范围的最大值较小, 且在1 123 K时在WC-6%Co基体上沉积SiC中间层, 在1 173 K时在SiC中间层上沉积Diamond涂层后, 该界面模型界面处的键长最短, 键能最大, 界面结合性能最好。
金刚石涂层硬质合金 沉积温度 Co含量 界面黏附功 界面结合性能 键长 diamond-coated cemented carbide WC-Co/SiC/Diamond WC-Co/SiC/Diamond deposition temperature Co content interface adhesion work interface bonding property bond length
通过硅烷偶联剂(SCA)对钢纤维进行表面改性，使用扫描电子显微镜和红外光谱仪对改性后的钢纤维进行微观表征，利用弯曲试验和单纤维拔出试验研究了两种SCA(KH560与KH550)改性钢纤维水泥基复合材料的弯曲性能和单纤维的拉拔性能。结果表明，KH560改性钢纤维能提高水泥基复合材料早期的弯曲强度和韧性、单纤维的峰值黏结应力和拔出功，而在后期，KH560劣化了钢纤维-基体界面，对弯曲性能和单纤维的拉拔性能产生了不利影响。KH550则呈现出与KH560相反的规律。KH550与KH560体积比为5∶5和7∶3的改性组能提高钢纤维水泥基复合材料早期和后期的弯曲性能，并有效改善钢纤维-基体界面黏结性能。复合SCA提高了钢纤维表面的粗糙度，并能在钢纤维-SCA-基体界面实现化学键连接。复合SCA有效提高了钢纤维水泥基复合材料的弯曲强度和韧性。
硅烷偶联剂 钢纤维 弯曲性能 界面黏结性能 单纤维拔出 改性机理 silane coupling agent steel fiber flexural property interface adhesion performance single-fiber pull-out modification mechanism
昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650500
针对As40Se60硫系基底膜层脱膜的问题进行探究，本文利用分子动力学仿真软件建立了以ZnS、ZnSe和Ge三种材料为连接层、As2Se3为基底的仿真模型，分析了仿真模型真空退火后的结构势能、总能量和吸附能的变化。同时通过镀膜实验制备了相同膜厚的ZnS、ZnSe和Ge三类单层膜，并对制备的薄膜进行了附着力测试。仿真与实验结果均显示，ZnS薄膜易发生脱落，而Ge膜和ZnSe膜不易发生脱落，对于容易发生脱膜的ZnS膜，减小膜厚和基底镀膜温度，能够提高ZnS膜与基底的附着力。
材料 硫系基底 分子动力学 吸附能 附着力 激光与光电子学进展
2023, 60(17): 1716002
氧化锆陶瓷以其优异的力学性能和生物相容性被广泛用作牙科修复材料。通过表面改性工艺调控氧化锆陶瓷的表面润湿性，可以进一步拓展其在不同领域的应用。基于此，笔者提出了一种高效、低成本的激光加工+硅油修饰+热处理复合工艺，并采用该工艺制备了超疏水氧化锆陶瓷表面。首先通过纳秒激光加工在氧化锆陶瓷表面诱导出周期性多级微纳结构，而后利用硅油异丙醇混合溶液（硅油体积分数为0.4%）修饰+低温热处理来降低激光处理后氧化锆陶瓷的表面能，制备出了表面接触角高达153.8°具有超疏水特性的氧化锆陶瓷。加工前的氧化锆陶瓷的接触角为80.4°±2.1°，展现出亲水性；经纳秒激光加工后，液滴完全浸润表面，接触角变为0°，表面转变为超亲水表面。采用硅油异丙醇混合溶液修饰+低温热处理工艺实现了表面超亲水特性向超疏水特性的转变。超疏水氧化锆陶瓷在空气环境和胶带剥离实验中分别保持了优秀的稳定性和耐久性。通过改变激光的扫描速度及扫描间距可以精准调控液滴在材料表面的润湿性和黏附性。所提方法相较于传统激光加工方法提高了制备效率，降低了生产成本，有望扩展超疏水氧化锆陶瓷在医疗领域的应用。
激光技术 氧化锆陶瓷 超疏水表面 激光加工 微纳结构 表面化学 黏附性 中国激光
2023, 50(16): 1602210
1 上海大学 新型显示技术及应用集成教育部重点实验室，上海 200072
2 上海大学 微电子学院，上海 200444
3 上海大学 材料科学与工程学院，上海 200444
有机发光二极管（OLED）由于具有结构简单、发光效率高、制造工艺简单和厚度超薄的特点，结合柔性基底可以制备具有弯曲和折叠功能的柔性OLED器件，在柔性显示、柔性照明等领域发挥了重要作用。在承受以弯曲为主的外加载荷时，柔性OLED器件中的无机薄膜很容易出现裂纹、脱层和屈曲等形式的失效，这些失效会使器件的导电性下降并破坏器件原有的结构，从而影响器件的效率与可靠性。中性层的使用能够有效减小器件关键部位的应变，从而减轻或消除失效，器件在弯曲状态下的可靠性也得以提高。近年来，一系列基于柔性OLED器件中性层的研究被陆续报道。本文综述了中性层技术在柔性OLED器件上的应用。首先，讨论了中性层的概念以及单个中性层位置的确定方法；其次，介绍了单个中性层和多个中性层在实际器件中的应用；最后，对柔性OLED器件未来的发展方向做出了展望。
柔性OLED器件 中性层 弯曲半径 黏附层 flexible OLED device neutral layer bending radius adhesion layer 
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of 3D Micro/Nano Fabrication and Characterization of Zhejiang Province, School of Engineering, Westlake University, Hangzhou, China
2 Institute of Advanced Technology, Westlake Institute for Advanced Study, Hangzhou, China
3 College of Physics and Optoelectronic Engineering, Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences, Hangzhou, China
4 Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, United States
Light carries energy and momentum, laying the physical foundation of optical manipulation that has facilitated advances in myriad scientific disciplines, ranging from biochemistry and robotics to quantum physics. Utilizing the momentum of light, optical tweezers have exemplified elegant light–matter interactions in which mechanical and optical momenta can be interchanged, whose effects are the most pronounced on micro and nano objects in fluid suspensions. In solid domains, the same momentum transfer becomes futile in the face of dramatically increased adhesion force. Effective implementation of optical manipulation should thereupon switch to the “energy” channel by involving auxiliary physical fields, which also coincides with the irresistible trend of enriching actuation mechanisms beyond sole reliance on light-momentum-based optical force. From this perspective, this review covers the developments of optical manipulation in schemes of both momentum and energy transfer, and we have correspondingly selected representative techniques to present. Theoretical analyses are provided at the beginning of this review followed by experimental embodiments, with special emphasis on the contrast between mechanisms and the practical realization of optical manipulation in fluid and solid domains.
optical manipulation optical force adhesion force photothermal effects multiphysics Photonics Insights
2023, 2(2): R05
武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室 武汉 430081
熔渣的侵蚀是导致耐火材料损毁的主要原因之一，主要表现形式是耐火材料在渣中的熔解及熔渣向耐火材料中的渗透，这2个方面都与熔渣在高温下与耐火材料的润湿性有关，耐火材料的高温润湿性能可以通过熔渣在其表面的张力、黏附功和铺展系数等参数加以表征。改变耐火材料的组成及粗糙度等可以降低熔渣在耐火材料表面的润湿，进而提高耐火材料的服役寿命。本文从熔渣组成、耐火材料组成及表面微观效应等方面综述了耐火材料表面熔渣高温润湿性的影响因素，同时也展望了该领域未来研究发展方向。
熔渣 耐火材料 高温润湿 表面张力 黏附功 slag refractory high-temperature wetting surface tension work of adhesion
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Digital Manufacturing Equipment and Technology, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, People’s Republic of China
2 Flexible Electronics Research Center, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, People’s Republic of China
3 College of Electronic and Optical Engineering & College of Microelectronics, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, People’s Republic of China
Inorganic-based micro light-emitting diodes (microLEDs) offer more fascinating properties and unique demands in next-generation displays. However, the small size of the microLED chip (1-100 μm) makes it extremely challenging for high efficiency and low cost to accurately, selectively, integrate millions of microLED chips. Recent impressive technological advances have overcome the drawbacks of traditional pick-and-place techniques when they were utilized in the assembly of microLED display, including the most broadly recognized laser lift-off technique, contact micro-transfer printing (μTP) technique, laser non-contact μTP technique, and self-assembly technique. Herein, we firstly review the key developments in mass transfer technique and highlight their potential value, covering both the state-of-the-art devices and requirements for mass transfer in the assembly of the ultra-large-area display and virtual reality glasses. We begin with the significant challenges and the brief history of mass transfer technique, and expand that mass transfer technique is composed of two major techniques, namely, the epitaxial Lift-off technique and the pick-and-place technique. The basic concept and transfer effects for each representative epitaxial Lift-off and pick-and-place technique in mass transfer are then overviewed separately. Finally, the potential challenges and future research directions of mass transfer are discussed.
mass transfer microLED displays transfer printing interfacial adhesion International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(4): 042005
