基于微型悬臂梁的发电机制探索

微机电系统(MEMS)微型化过程中,要求电源装置也必须向微型化发展.在现有微电源研究基础上,结合微型硅悬臂梁的力学分析以及压电晶体材料压电效应特性,提出一种新的压电陶瓷(PZT)微型硅悬臂梁发电装置.借助微型硅悬臂梁质量块的振动和PZT的正压电效应,实现振动机械能向电能转换.该装置结构简单、体积小、质量小,可以用MEMS集成加工工艺实现结构加工,因此与其他微型MEMS器件可以集成在一个基础上.

飞秒激光加工不锈钢微型悬臂梁的工艺研究

为了研究飞秒激光对不锈钢材料的加工工艺,采用基于飞秒激光材料烧蚀的微细加工方法,深入研究了飞秒激光高效高质量微细加工不锈钢材料的工艺条件与参量优化,并应用于微型不锈钢悬臂梁的制作。分析了激光能量密度、激光扫描速度、重复扫描次数对加工形貌和蚀除速率的影响,制作出了高质量的微米量级的不锈钢微型悬臂梁。结果表明,飞秒激光微细加工是一种极具前途与极具柔性的微机电系统器件加工手段。

硅基PZT薄膜微型悬臂的特性及其在微型传感器执行器上的应用

在硅材料表面沉积PZT薄膜并通过MEMS工艺可以形成硅基PZT薄膜悬臂结构,在外加电场的作用下,悬臂将发生弯曲并输出位移和力,形成微型执行器;在外加集中力和载荷的情况下,可以产生表面感应电荷,借此测量外界力和压力的大小,形成传感单元。这里从PZT薄膜的制备、微型悬臂结构的制备、特性以及目前在微型传感器、微型执行器的主要应用方面作了综述性说明。

用于红外探测的微型悬臂梁的结构模拟

一种用MEMS微加工技术制造的微型悬臂梁已经开始应用于红外探测技术中,悬臂梁由双层材料构成,衬底由硅、氮化硅等半导体材料制作,另一层则是一种热敏金属材料薄膜.在没有红外辐射情况下,悬臂梁的两侧表面应力是平衡的,而一旦有红外辐射到一侧的热敏薄膜材料后,引发该材料膨胀,迫使微型悬臂梁发生弯曲变形.用有限元分析软件ANSYS对该悬臂梁进行模拟仿真,改变结构参数,观察灵敏度的变化情况.除灵敏度外,还给出了悬臂梁的温度场分布和应力场分布图.获得的数据证明结构参数的设计对微型悬臂梁的灵敏度至关重要.

低刚度高谐振频率的新型微压电悬臂梁探针的结构设计

以超高密度信息存储技术为应用背景,设计了低刚度高谐振频率的新型微压电悬臂梁探针,并安排了探针加工工艺流程.通过建立更接近真实结构的悬臂梁模型,推导出了非矩形不等截面多层材料复合悬臂梁的弹性常数和谐振频率计算公式,并算出设计的悬臂梁探针的弹性常数和谐振频率分别为4N/m和245kHz.通过悬臂梁几何参数对力学性能影响的分析,从力学性能的角度对用于超高密度信息存储的悬臂梁探针进行了几何尺寸的优化.

检测三硝基甲苯（TNT）蒸气的微型传感器

检测爆炸物蒸气的传感装置体积庞大、价格昂贵，需要在技术上进一步完善。相比之下，狗仍是当前反恐和清除地雷最有效的“检测器”。在此，我们介绍一种在没有涂层的压电电阻微型悬臂上发生微小定域爆炸时，TNT的爆燃过程。这种爆炸物蒸气检测器具有可以与狗相媲美的探测能力，使高度灵敏且小型化的检测装置的大范围使用成为可能。