近日，我校化學(xué)化工學(xué)院范崢、黃風(fēng)林科研團(tuán)隊(duì)以范崢為第一作者、西安石油大學(xué)為第一單位在國(guó)際膜科學(xué)領(lǐng)域?qū)W術(shù)期刊《Journal of Membrane Science》（JCR、中科院分區(qū)雙一區(qū)TOP期刊，IF=10.53）上發(fā)表題為《Wavelet neural network modeling for the retention efficiency of sub-15 nm nanoparticles in ultrafiltration under small particle to pore diameter ratio》的高水平論文。
目前，在大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路的加工過(guò)程中，超凈高純?cè)噭V泛用于芯片及硅晶圓片表面的清洗、刻蝕，其純度、清潔度對(duì)集成電路的成品率、電性能及可靠性具有十分顯著的影響。在確保產(chǎn)品質(zhì)量滿足SEMI-C12（Semiconductor Equipment and Materials International，即國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備和材料協(xié)會(huì)）相關(guān)要求基礎(chǔ)上，持續(xù)降低過(guò)程能量消耗，切實(shí)助力“雙碳”背景下全球集成電路行業(yè)的節(jié)能降耗、提質(zhì)增效一直是膜科學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)。
該成果緊密圍繞我省集中力量打造的23條重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈之一——大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路加工中的核心環(huán)節(jié)——超凈高純?cè)噭┪⑿〖{米顆粒凈化展開(kāi)。在小粒徑膜孔比條件下，利用超濾膜與小顆粒間的內(nèi)生擴(kuò)散性、靜電吸引力有效實(shí)現(xiàn)<15nm顆粒的高效捕集，抑制了濾膜上下游逐漸增大的高壓差，顯著降低過(guò)程能量消耗。同時(shí)，分析、闡明了諸因素對(duì)納米顆粒截留效率的作用規(guī)律和作用、強(qiáng)弱，確定了基于小粒徑膜孔比的膜超濾技術(shù)未來(lái)優(yōu)化發(fā)展方向。此外，以濾膜特征、顆粒性質(zhì)、溶液特點(diǎn)、操作條件等13個(gè)關(guān)鍵參數(shù)為輸入信號(hào)，通過(guò)小波人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了<15nm顆粒超濾截留效率預(yù)測(cè)模型，并與基于經(jīng)典和擴(kuò)展DLVO理論的MEDLVO-Maxwell模型進(jìn)行了對(duì)比、分析。結(jié)果表明，針對(duì)pH變化，小波人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)值與MEDLVO-Maxwell模型計(jì)算結(jié)果高度一致，且小波人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型更加強(qiáng)大、便捷，可以快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)極端條件下膜超濾過(guò)程的納米顆粒截留效果。該工作有效解決了半導(dǎo)體、芯片、硅晶圓片表面清洗、刻蝕等生產(chǎn)過(guò)程的“卡脖子”問(wèn)題，為超濾技術(shù)在我省乃至全國(guó)超凈高純?cè)噭┥a(chǎn)中的大范圍推廣提供了切實(shí)可行的解決途徑，為大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路加工提供了基本條件，促進(jìn)智能制造的可持續(xù)發(fā)展。
在上述研究基礎(chǔ)上，該科研團(tuán)隊(duì)的最新研究成果和論文《Performance improvement of membrane ultrafiltration for isopropyl alcohol recycling through combination of radial basis function neural networks and particle swarm optimization algorithm》也已通過(guò)《Journal of Membrane Science》審稿和錄用，預(yù)計(jì)將于明年正式發(fā)表。
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https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0376738821004518?via%3Dihub
