裂缝自修复效果是评价材料功能恢复水平的重要依据。为实现水泥基材料裂缝全断面修复效果的综合评定, 开展了基于接触电阻理论的裂缝自修复评价方法研究, 包括导电材料选择与优化、测试参数优化和计算方法推导等。结果表明, 0.3%体积掺量碳纤维能有效降低水泥基材料电阻率, 并同步改善力学性能。测量电压对电阻率测试结果无显著影响, 电阻率随接触压力的增加逐渐降低。自修复过程即裂缝面接触形式变化的过程, 同时伴随接触电阻的变化, 从而可以构建接触电阻与自修复效果的定量计算公式。该方法仅与修复产物在裂缝面的分布数量有关, 不受空间分布形式影响。研究结论为水泥基材料自修复效果定量表征提供借鉴。

提出一种基于缝隙波导的可分离且可同时测量接触电阻和无源互调(PIM)的电接触 PIM测试方法, 并在此基础上研究了金属接触 PIM的统计行为。通过接触样品的表面形貌和成分表征, 确定了铝合金和镀银铝合金待测件表面存在的氧化膜是产生 PIM的主要原因; 在几种不同压强下利用四线法多次重复加载后, 测量了接触电阻并获得了其统计规律; 利用设计的缝隙波导工装测试了铝合金和镀银铝合金金属接触界面接触电阻、 PIM和接触压力之间的关系。实验结果表明, 在特定压力下的接触电阻具有统计分布特性, 其 PIM值也随之具有波动性; 随着接触压力的增大, 接触电阻与 PIM值总体上都呈现下降的趋势, 且波动范围随之减小。

弹片作为一种重要的电连接器, 它的可靠性会直接影响设备的电性能。研究弹片电连接的规律和影响因素, 对于提升设备性能并节约成本具有重要意义。本文通过软件仿真及实验测量, 测试了在弱外加力(<2 N)的条件下, 以弹片为代表的电连接部件, 接触电阻阻值随着接触金属面材料的电阻率减小而减小, 且随着外加力的增大而减小的规律。通过机械接触理论分析及计算, 验证了接触电阻会受到材料的电阻率与外加力影响; 对弹片的接触电阻产生机理给出了明确解释, 能够更准确地判断弹片与不同接触界面产生接触电阻的大小关系。

提出了一种基于红外特征的在役飞机电接触可靠性在线评估方法。在役飞机长期的振动、腐蚀、高温等环境负荷冲击导致电接触载体表面状况恶化，其程度往往难以定量评估。通过模型机理分析发现，斑点化特征引起接触电阻等可靠性指标下降。然后针对某型电接触载体施加一定的扭矩载荷谱，实时获取电接触部位的“热”信息。在低载荷、临近额定载荷状态下，随载荷状态变化而出现的斑点化特征较为明显。由此认为，将热力收缩线区域最高温度、等温线密集程度、连通区域面积及边界模糊化程度等作为表征指标，能够反映电接触表面施加机械载荷状态的实际衰减程度。因此，该方法可用作在役飞机接触电阻恶化程度的有效评估方法 。

目前, n型GaAs欧姆接触电极的制备方法以蒸镀法为主, 然而该方法具有设备价格高、浪费电极材料的缺点。本文采用离子溅射法制备了n型GaAs的欧姆接触电极AuGeNi/Au, 通过优化制备过程, 可获得表面光滑平整、成分均匀无偏析的电极层。400 ℃氩气气氛下退火处理后, 电极与GaAs之间由肖特基接触变为欧姆接触, 极间电阻降为原来的1/20。退火温度在400~500 ℃时可得到很小的比接触电阻率(10-6 Ω·cm2), 有利于半导体器件工作稳定性的提高, 降低能耗。退火温度低于400 ℃或高于500 ℃后比接触电阻率都较大, 这分别与欧姆接触未形成以及Au-Ge合金的“球聚”有关。该制备方法和过程的优点为: 设备成本低、流程简便、节省电极材料, 具有良好的经济效益和实用价值, 适合科研实验室使用。

研究了金属Cr作为扩散阻挡层的GaAs欧姆接触技术，设计了Au/Cr/AuGe/Ni和Ti/Cr/Au两种欧姆接触合金系统，并对Cr阻挡层厚度与退火条件进行了优化。研究结果表明：两种合金系统均可在380～480 ℃退火条件下形成欧姆接触，且Au/Cr/AuGe/Ni系统在420 ℃/60 s退火条件下的比接触电阻率为2.63×10^－6 Ω·cm²，相较于在相同基底上镀制的Au/Ni/AuGe/Ni合金系统比接触电阻率的最低值1.54×10^－5 Ω·cm²降低了近一个数量级，且具有更好的表面形貌；Ti/Cr/Au系统在440 ℃/60 s退火条件下的比接触电阻率为6.99×10^－7 Ω·cm²，且在420～460 ℃相对较宽的温度范围内均可获得低的比接触电阻率。

TFT-LCD面板内的ITO连接过孔目前只有一些定性的设计规则, 缺乏定量计算和设计过孔的方法。本文研究了此类过孔电阻的定量计算方法, 同时探索了过孔电阻与击穿电流的关系, 为合理设计过孔、防止过孔烧毁提供了指导依据。首先, 通过分析过孔的结构, 抽象出等效电阻电路图, 得到多种不同结构的过孔电阻分解公式。过孔电阻主要由深孔接触电阻、浅孔接触电阻和深浅孔之间连接的ITO电阻组成。然后, 通过设计不同尺寸的金属与ITO的接触过孔, 使用开尔文四线检测法测量得到深孔接触电阻和浅孔接触电阻与孔尺寸之间的关系式。同时, 深浅孔之间连接的ITO电阻可通过ITO方块电阻与深浅孔之间的ITO尺寸计算得到。由此, 我们仅依据过孔的尺寸信息及ITO方阻数据即可计算得到各种结构的过孔电阻阻值。通过对大量过孔电阻的实测值与计算值进行相关性分析, 线性相关系数达到0.96, 证明了该计算方法的可靠性。最后, 通过测量大量过孔的电阻阻值及其击穿电流值, 发现过孔电阻阻值与击穿电流之间存在显著的幂函数关系, 幂指数在-1.3附近, 相关系数达到0.98。自此, 建立起了一整套可定量计算和设计过孔电阻和击穿电流的方法。

国内导电滑环在轨寿命在10万转量级, 为验证某型号星载柱式滑环(汇流环)在轨100万转需求下寿命期内的可靠性, 地面对导电滑环进行200万转寿命试验考核, 并测试了寿命试验末期刷丝和刷丝束两种不同刷丝结构形式摩擦副下功率环及信号环的传输可靠性。在真空高低温环境中, 根据在轨不同工况, 模拟星上特定功率以及500 kb/s的CAN, RS422信号, 测试导电滑环功率环供电稳定性及常用信号经过信号环后传输误码, 为导电滑环正样产品配对摩擦副的结构设计提供依据。刷丝束多触点结构形式的导电滑环电平波动率为0.6%, 信号传输误码率为0; 单刷丝结构形式导电滑环电平波动率超过100%, 信号传输误码率为16.1%; 验证了空间应用环境下, 刷丝束结构形式信号环性能优于传统单刷丝的导电滑环。