赵学增

基本信息 科学研究 教育教学 出版专著 发表论文 我的家庭 桃李满天 ... 我的家庭 桃李满天 新建主栏目 基本信息 名称 教育经历 名称 1978.3-1982.1： 毕业于哈尔滨工业大学精密仪器系精密仪器专业7712班，获学士学位 1983.9-1986.3： 毕业于哈尔滨工业大学精密仪器系精密机械及仪器学科，获硕士学位 1989.9-1994.7： 毕业于哈尔滨工业大学精密仪器系精密机械及仪器学科，获博士学位 2002.2-2003.2： 美国国家标准和技术研究院（NIST），访问学者，合作者：Theodore V. Vorburger 博士。 EDUCATION 2002-2003 Senior visiting scholar, National Institute of Standards and Technology (NIST), USA. Supervisor is Dr. Theodore V. Vorburger. 1989-1994 Mechanical Engineering & Mechanical Eng. Harbin Institute of Technology, Ph.D.1983-1986 Precision instrument & Mechanical Eng. Harbin Institute of Technology, M.S.1978-1982 Precision instrument, Harbin Institute of Technology, B.E. 工作经历 名称 时间 工作经历 1982.01-1989.10 东北林业大学中心实验室助教、讲师 1989.10-1994.07 东北林业大学中心实验室副研究员 1994.07-1996.12 东北林业大学中心实验室研究员、博士生导师 1997.01-1998.03 哈尔滨工业大学机电学院机电控制及自动化系系主任，教授、博士生导师 1998.03-2015.07 哈尔滨工业大学机电工程学院副院长，教授、博士生导师 2015.07- 哈尔滨工业大学机电工程学院教授、博士生导师 WORKINGEXPERIENCES 1997-PresentProfessor ofMechatronics Engineering,DirectorofMeasurement & controlLaboratory,Vice deanofSchool of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology. 1982.01-1996.12 Professor, Vice Professor, Lecturer, Center Laboratory of Northeast Forestry University. 主要任职 名称 中国计量测试协会“计量仪器”专业委员会委员。 中国纳米标准化技术委员会委员。 省部级有突出贡献中青年专家。 Member of Measurement Instrument Committee, China Measurement Academy. Member of China Nanotechnology Standards Committee. Excellent Youth Expert, Aerospace Ministry of China. 基本信息 名称 赵学增，男，1961年月生，哈尔滨工业大学机电工程学院研究生副院长，教授，博士生导师。持完成28项科研项目,其中主持国家自然基金2项,获省部科技进步三等奖7项（第一名）。 部级有突出贡献中青年专家,1993年 国务院政府特殊津贴,1993年 国家百名做出突出贡献的工程硕士学位获得者导师,2007年 黑龙江省优秀硕士论文获得者导师, 2005年 黑龙江省青年科技奖,1998年 省优秀教师,2009年 研究领域 名称 在机械电子工程和车辆工程学科招收研究生。 主要研究方向:主要从事机械电子工程领域的检测、控制和自动化技术的研究，具体有： 1.纳米尺度几何量与机械量测量与表征 2. 汽车安全技术检测和发动机故障诊断 3. 过程生产中的非标机电一体化设备 4. 电力系统送变电设备的检测与自动化 科研成果 名称 纳米测量技术是针对纳米尺度被测对象进行测量的技术，它与纳米加工和纳米结构并列为纳米技术的三大研究主题。在纳米科技的多个领域都需要测量纳米尺度的几何量和机械量，以及对这些量进行表征。以扫描隧道显微镜（STM）和原子力显微镜（AFM）为代表的各种扫描探针显微镜（SPM）为纳米测量技术提供了强有力的工具，利用这些工具对不同纳米尺度的测量对象进行测量和表征具有重要的科学意义和实用价值，本课题组的研究工作围绕现代集成电路制造业、数据存储器工业和微机电系统 （MEMS）中纳米尺度几何量，如极限尺寸（CD）、刻线高度和边缘粗糙读（LER）等，以及纳米尺度的力、变形、振动和分散度等进行测量和表征方面展开。 （1） 纳米尺度几何量测量 在前期工作中，结合AFM的成像原理和技术特点，针对半导体制造中纳米尺度刻线线宽（CD-极限尺寸）、刻线高度（Height）和线边缘粗糙度（LER）测量问题开展了研究，建立了CD测量模型、Height测量模型、LER测量模型、AFM微悬臂振动模型和探针振动轨迹模型、提出了图像重建、误差修正等相关算法、建立了它们的测量不确定度估计体系等，取得了多项研究成果。 （2） 纳米尺度机械量测量 AFM的微悬臂梁在流体中发生振动时，其共振频率会受到流体阻尼的影响而发生变化，利用这一变化可以测量湿度和分子质量等，本课题组前期对微悬臂梁流固耦合振动特性进行了研究，开展了AFM悬臂式微力传感器的动力学特性测试和刚度校准工作，取得了如下研究成果：（1）改进并完善了原子力显微镜的悬臂式微力传感器刚度校准方法。（2）建立了悬臂式微力传感器动力学模型及其杨氏模量动态测试理论和方法。（3） 微纳尺度固液界面边界条件及其测量方法研究 固液界面边界条件是流体力学研究中的一个基本内容，最新研究发现在固液接触面上流体相对于固体界面存在边界滑移，它可以减小流体与固体墙之间的拖曳摩擦力，对基于微纳米流体流动的生物芯片具有重要的意义。存在于固液界面上的纳米气泡可能是产生边界滑移的主要原因，本课题组利用ＡＦＭ研究微纳尺度固液界面边界条件，测量到了沉浸于液体中纳米薄膜表面形成的纳米气泡，研究了气泡的形成及消失机理及其对边界滑移的影响。在该方向上与纳米摩擦学奠基人，美国俄亥俄州立大学Nanoprobe Laboratory for Bio-& Nanotechnology and Biomimetics 实验室主任Pro. Bharat Bhushan教授进行合作，已取得多项研究进展。（4） 液相物料中纳米粉体添加技术研究 纳米粒子与聚合物复合可以改善聚合物材料的物理性能和功能特性，但是，由于纳米粉体团聚效应的存在，会团聚成几百纳米甚至微米尺度的颗粒，从而丧失纳米粒子特有的功能和作用，因此在制备过程中实现纳米粒子在聚合物中的纳米级分散是实现复合材料优异性能的关键。在前期的研究中，提出了一种气泡膨胀纳米粒子分散方法，该方法利用气泡急速膨胀时产生的高速拉伸来实现纳米粒子在聚合物中的均匀分散。建立了上升气泡内纳米粒子团聚体迁移过程仿真模型；研究了相应的物理参数和工艺参数对气泡膨胀过程、气泡表面拉伸率以及聚合物中拉伸率分布的影响；定义了表征聚合物中拉伸场的拖曳力特性的拖曳力系数；给出了团聚体分散难度系数估计方法，并在此基础上建立了气泡膨胀纳米粒子分散能力的预测方法。 Nanomeasurement is a kind of technology that measured object is in nanoscale. Nanomeasurement, nanomanufacture and nanostructure are three main research subjects of nanotechnology. There are many requirements for measurement and characterization of nanostructure/nanomechanics in nanoscience and technology. Scan probe microscope (SPM), such as scan Scanning Tunnel Microscopy (STM) and Atomic force Microscopy (AFM), is used as a powerful tool for nanomeasurement, using it to measure and characterize nanostructure/nanomechanics has very important theoretical significance and practical value. Our researches are focus on measurement and characterization of nanostructure, such as critical dimension (CD), step height, line edge roughness, and nanomechanics, such as force, deformation and vibration and dispersion in semiconductor manufacture industry, data memory industry, Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) and other nanotechnology fields. (1) Nanostructure measurement and characterizationIn the prior research, based on AFM we got many achievements in critical dimension (CD), step height and line edge roughness measurement. The CD measurement model, step height measurement model, LER measurement model, vibration model of AFM micro-cantilever and model describing vibrating track of the probe’s tip are established. The algorithms of AFM image reconstruction and dual-images stitching, error compensation and measurement uncertainty evaluation system are implemented. (2) Nanomechanics measurement and characterizationThe frequency response of AFM microcantilever immersed in fluid is influenced by fluid damping, the change of frequency response can be used to measure nanomoisture and molecular quantity. The fluid-structure interaction (FSI) problem of microcantilevers immersed in fluid is studied in prior works, the dynamic properties and stiffness of AFM microcantilever are measured and calibrated. We improved and perfected the stiffness calibration method, established dynamics model and young's modulus dynamic measurement theory and method of AFM microcantilever transducer. (3) Study on boundary condition at the solid-liquid interface and its measurement methodThe boundary condition at the solid-liquid interface is a fundamental problem in fluid dynamics. Recent studies have shown that boundary slip exist at solid-liquid interfaces. The existence of boundary slip will reduce drag friction force between fluid flows and soild walls, which is in particular significant for micro/nanofluidics based biosensor applications. Theoretical and experimental studies suggest that the presence of nanobubbles may is responsible for the existance of the boundary slip. We studied the boundary condition at the solid-liquid interface using AFM, measured nanobubbles on polystyrene surfaces immersed in liquid, studied nanobubble forming and disappearing mechanism, and the relation between nanobubble and boundary slip. We cooperate in this field with Professor Bharat Bhushan, Ohio State University, USA. (4) Study on boundary condition at the solid-liquid interface and its measurement methodThe physical properties and functional performances of polymer material can be improved by composing nanoparticles and polymer. However, the nanoparticle easily loses its special performance if the nanoparticles gathering into particle aggregation of hundreds of nanometer or even several micrometer. Therefore, dispersing aggregated nanoparticles in polymers is the key to obtain the excellent performance in the course of manufacturing process. In our prior studies, a bubble inflation method for nanoprticles dispersion was proposed, it applied compressed gas as dispersion energy and transportation carrier of nanoparticles, and the nanoparticles was injected into polymer with compressed gas. A numerical simulation model of nanoprticles gathering and moving process in rising bubble was established. The influence of materials physical parameters and technic parameters to the bubble inflation process were analyzed. The dispersion prediction method for nanoarticles bubble inflation dispersion was proposed based on analyse of nanoparticles interaction and simulation of nanoparticles peel off dispersion process. 讲授课程 名称 本科生选修课《半导体制造技术与装备》，课程英文名称：Semiconductor Manufacturing Technology 总 学 时：16 讲 课 学 时：16 实验学时：0 上机学时：0 习题学时： 0 学 分：1 开 课 单 位：机电工程学院 机电控制及自动化系 授 课 对 象：机电工程学院机械设计制造及其自动化专业 其它相关专业 先 修 课 程：大学数学 大学物理 大学化学 电子技术 开 课 时 间：第七学期 教材与主要参考书： （1）Michael Quirk and Julian Serda著，韩郑生等译，《半导体制造技术》，电子工业出版社，2005年3月 （2）Peter Van Zant 著， 赵树武等译，《芯片制造》，电子工业出版社，2005年6月 课程简介：21世纪的制造业除传统的机械制造技术之外，半导体制造技术和生物制造技术也得到了迅猛的发展。半导体制造技术是信息产业的基础，一个国家的硅片消耗量和它的钢材消耗量一样是衡量它制造业发展程度的一个重要指标。目前世界半导体设计和制造中心正以极快的速度向中国转移，我国就业市场急需能胜任在半导体制造这一高技术领域工作的高级技术人才。本课程的目的就是为机械设计制造及其自动化专业和其它相关专业的本科生提供半导体制造方面的相应专门知识。通过对本课程的学习，学生能系统了解半导体制造的基本概念、主要工艺过程、制造设备和检测仪器等知识，为将来从事半导体制造及相关领域的设计、制造、研究和教学工作打下基础。本课程的主要内容包括半导体制造的基本概念、主要工艺过程、制造设备和检测仪器等。考试权重：平时成绩(2个读书报告)20%，期末考试80%。 硕士研究生学位课《传感技术》，英文译名: Transducer technology 课程编号：S0200014C 开课院（系）：机电工程学院 任课教师：赵学增教授、王广林教授、黄文涛讲师、陈芳讲师 先修课程：大学物理、电子技术、测量技术与仪器 适用学科范围：机械工程 学时：32/8 学分：2 开课学期：春 开课形式：讲授/实验 内容简介： 本课程分为两个部分。第一部分是传感器基础理论知识讲解。包括物理基本定律和物理基础效应用于传感技术，传感器工作信息传递与能量转换的关系，传感器的静态与动态工作特性。传感器的非线性补偿、温度误差补偿及抗干扰技术应用。第二部分是实用的新型传感器的技术性能、规格、参数及工程上的应用。主要包括力学量（压力、双量程测力、多维弹性体系统等）测量；用光栅、感应同步器、磁栅、编码器、光纤等测位移、转角和速度等物理量；先进的非接触式测温方法；用于机器人对外界检测的视觉及触觉、滑觉、接近觉和压觉传感器；用于微系统的微传感器（微压力、微加速度等）。 课程主要教材：赵学增等，现代传感技术(基础)及应用，清华大学出版社，2010.5. 主要参考文献： （1）金篆芷.现代传感技术编著.北京电子工业出版社.1995.10 （2）李科杰.新编传感器技术手册.北京工业出版社.2002.1 （3）彭军.传感器与检测技术.西安西安电子科技大学出版社.2003.9 博士生选修课程《机电系统新技术概论》，英文译名： Instruction of Mechantronics System New Technology 课程编号：B0200008C 适用学科：机械电子工程 开课院（系）：机电学院机电控制及自动化系 任课教师：赵学增 陈维山 张广玉 刘文剑 谢涛 候珍秀 王武义 刘军考 董慧娟 内容简介： 介绍纳米测量技术领域的发展现状、纳米测量工具、纳米尺度几何量测量的发展现状和所面临的问题和挑战。讲述各种纳米尺度几何计量模型、算法和不确定估计方法。介绍微型智能仪器的构成、制造、应用领域和发展趋势，目前面临的技术问题和挑战。介绍智能材料与主动结构、运动仿生机构以及国内外在这些领域的研究现状、研究成果和主要研究方向。讲述机电系统技术的最新进展，机电系统技术的设计方法论，控制技术，电磁兼容问题，系统集成技术，人机环境与接口，系统智能化及微机电一体化系统技术等。讲述现代企业内部制造信息化的主要构成、基本原理和实现技术；产品工程设计中工艺设计、工装设计和装配规划设计的总体结构、实现技术；支持工艺协同设计的平台技术；项目管理的基本原理与方法，项目驱动的生产计划与调度系统和制造系统的原理和体系架构。 主要教材 1．机电一体化技术概论，万遇良，北京工业大学出版社 2．刘文剑等， CAD/CAM集成技术，哈尔滨工业大学出版社，2001 参考文献： 1.《机电一体化》期刊； 2. IEEE/ASME Transactions on Mechatronics； 3.〤ヵトロこヶヌ月刊 4. IEEE和ASME组织的国际会议（两年一次）。 5．赵汝嘉等，先进制造系统导论，机械工业出版社 2003 6．范玉顺，李建强，企业集成与集成平台技术，机械工业出版社，2004.8 7．var Jacobson,Grady Booch,James Rumbaugh,著，周伯生等译，统一软件开发过程，机械工业出版社。2002 8．吴澄，现代集成制造系统导轮－概念、方法、技术和应用，清华大学出版社、施普林格出版社 2002.6 招生信息 名称 硕士招生（全课题组计划招生6-7人），研究方向为: 1. 纳米尺度几何量与机械量测量与表征 2. 汽车安全技术检测和发动机故障诊断 3. 过程生产中的非标机电一体化设备 4. 电力系统送变电设备的检测与自动化 博士招生（计划2人），研究方向为: 1. 纳米尺度几何量与机械量测量与表征 2. 汽车安全技术检测和发动机故障诊断 出版物 名称 出版著作： 1. 赵学增，现代传感技术（基础）及应用，清华大学出版社，2010. 2. 赵学增，王伟杰， 纳米尺度几何量和机械量测量技术，哈尔滨工业大学出版社，2012. 论文期刊 名称 已发表学术论文185篇，其中被SCI检索25篇、EI检索71篇. 近期发表的纳米测量方面的文章有： Adebayo. Dayo; Zhao Xuezeng; Wang Fei; Zhou Faquan, Application of 3 × 3 transformation matrix in the correction of three-dimensional AFM image tilts through coordinate transformation. Scanning. 2011 33(2): 94~98. Faquan Zhou, Xuezeng Zhao, Fei Wang，An Operating Method with Lateral Scan for Reducing the Error in Topography Caused by theTip-Sample Angle in Atomic Force Microscopy. Microscopy and Microanalysis, 2010, 16, 630~638. Zhao Xuezeng, Li Ning, Zhou Faquan, Li Hongbo, Influence factors of line edge roughness measured by AFM, Optics and precision engineering。2009, 17(4): 839~848。 Ning Li, Xuezeng Zhao, Weijie Wang. Metrology Method of Line Edge Roughness with Nanometer Scale Precision Using Atomic Force Microscopes. Advanced Materials Research. Li Ning, Zhao Xuezeng, Wang Weijie, Li hongbo. Spatial analysis of line-edge roughness through scaling and fractal concepts using AFM techniques. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. San Jose, CA, United States. 2006, v 6152 II: 615246. Xuezeng Zhao, Ning Li, Wei Chu, Faquan Zhou, Rui Zhou. Analysis Method for Nanometer-Scale Line Edge Roughness Based on Stationary Wavelet Transform. Nanotechnology and precision engineering, 2009, 7(2): 147~154. Yueyu Wang, Xuezeng Zhao, Wei Chu. An Approach to Modeling and On-line Identification for Piezoelectric Stack Actuator. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. San Jose, CA, United States. 2007, v 6518(n PART 3): p 65184J~ p 65194. Chu Wei, Zhao Xuezeng, Xiao Zengwen, The measurement of nano-scale linewidth and nano1 international key comparison，Journal of China institute of metrology, 2005,26（2），120~124。 Li Ning, Zhao Xuezeng, Chu Wei, Li Hongbo, Spatial Frequency Characterization of Line Edge Roughness Using AFM, Nanotechnology and precision engineering, 2008, 6(5): 367~371。 Yueyu Wang, Xuezeng Zhao. Open-loop measurement of data sampling point for SPM. Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering。San Jose, CA, United States。2006，v 6152 II: 615241~615249. Wang Xiaoming, Wang Fei，Zhao Xuezeng, Jing Dalei, Study on Scale Effects for Free-vibrating of Four edges Simply Supported Micro-plate Based on the Cosserat Theory, Acta Mechanica Solida Sinica, 2012 33 (1): 63-68. Fei WANG,Yueyu WANG, Faquan ZHOU, Xuezeng ZHAO, Novel operation mode for eliminating influence of inclination angle and friction in atomic force microscopy. Microscopy and Microanalysis, 2009,15,S2:1134-1135. Wang Fei，Zhao XueZeng. Effect of contact stiffness on wedge calibration of lateral force in atomic force microscopy, Review of Scientific Instruments, 2007,78, Wang Fei，Zhao XueZeng. Tilt of atomic force microscope cantilevers: Effect on friction measurements, Key Engineering Materials, 2007, 353-358, PART 2:742-745 . Wang Fei, Zhao XueZeng. Nondestructive detection of a crack in a triangular cantilever beam based on frequency measurement,Key Engineering Materials, 2007, 353-358, PART 4: 2285-2288. Wang Fei, Zhao XueZeng, Tilt of atomic force microscope cantilevers: Effect on friction measurements, Key Engineering Materials, 2008,353-358, PART 2:742-745. Wang Fei, Zhao XueZeng, Nondestructive detection of a crack in a triangular cantilever beam based on frequency measurement, Key Engineering Materials, 2008,353-358, PART 4:2285-2288. Yuliang Wang, Bharat Bhushan, and Xuezeng Zhao. “Improved nanobubble immobility induced by surface structures on hydrophobic Surfaces”, Langmuir, 2009，25: 9328-9336. Yuliang Wang, Bharat Bhushan, and Xuezeng Zhao. “Nanoindents produced by nanobubbles on ultrathin polystyrene films in water”, Nanotechnology, 2009, 20: 045301. Yuliang Wang, Xuezeng Zhao, and Faquan Zhou. “Improved parallel scan method for nano friction force measurement with atomic force microscopy” Review of Scientific Instruments, 2007, 78(3): 036107. Yuliang Wang and Xuezeng Zhao. “Application of triangular atomic force microscopy cantilevers to nanofriction measurement with the improved parallel scan method”, Review of Scientific Instruments, 2009, 80(2): 023704. Yuliang Wang, Hong Joon Kim, Hosung Kong, Eui-Sung Yoon, and Xuezeng Zhao “A comparison of friction force calibration in lateral force microscope”, KSTLE International Journal, 2006, 7, 5-9. Chen Fang, Zhao Xuezeng, Wang Weijie, Bubble inflation method for dispersing nanopartciicles in polymers, Journal of chemical industry and engineering (China), 2008,59(3):766-772. Nie Peng， Zhao Xue Zeng, Chen Fang, Wang Weijie，Study on SiO2 / Epoxy Nano-composites Preparation Method Based on Under-Expanding Jet, Journal of chemical engineering of Chinese universities, 2006，21(5)：471-474. Nie Peng, Zhao Xuezeng, Chen Fang, Wang Weijie, Bai Yongping. A Novel Epoxy Resin/SiO2 Nanocomposites Preparation Method Based on Diminutive Bubbles Explosion. Journal of Bejing Institute of Technology.2006，25(10)：631-651. Chen Fang, Zhao Xuezeng, Nie Peng, Chen Fang. Research of Local Parameters of Gas-Liquid Bubbly Flow Based on Image Processing. International Symposium on Instrumentation Science and Technology (ISIST 2004). AUG 18~22. Nie Peng， Zhao Xue Zeng, Chen Fang, Wang Weijie，Advances on polymer nanocomposites preparation. Journal of Habin institute of technology, 2005,37 (5)：594-598. Tan Miaomiao, Zhao Xuezeng, Nie Peng, Chen Fang. Research of Local Parameters of Gas-Liquid Bubbly Flow Based on Image Processing. International Symposium on Instrumentation Science and Technology (ISIST 2004). AUG 18~22. 我的家庭 名称 妻子: 王实, 工大校医院医生 儿子:赵望野,豌豆荚前端工程师 桃李满天 名称 桃李满天student（按入学年份）： 硕士： 1992： 王伟杰 1993： 吴晓东 1994： 蔺百安、梅子杰 1995： 苏平 1997： 吴强、代礼周 1998： 黄文涛、杨延竹、禇巍、聂鹏 1999： 2000： 2001： 2002： 2003： 2004： 2005： 2006： 2007： 2008： 2009： 2010： 2011： 2012： 博士： 1998： 1999： 2000： 2001： 2002： 2003： 2004： 2005： 2006： 2007： 2008： 2009： 2010： 2011： 2012：