纳米粒子单层膜作掩模的纳米刻蚀技术研究

采用LB(langmuir-blodgett)排布技术制备了大面积高密度的FePt纳米粒子单层膜,利用纳米粒子单层膜作为掩模,通过反应离子刻蚀技术进行了纳米刻蚀研究.实验结果表明,采用纳米粒子单层膜作为掩模,通过控制反应离子刻蚀条件可以实现纳米级(小于50nm)的纳米点阵和纳米柱的刻蚀.

一种基于声表面波驱动液滴的二维数字微流体检测技术

在128°YX型LiNbO3衬底上制造了铝叉指电极对,实现了利用声表面波(SAW)对液滴进行驱动.对驱动原理、衬底材料选择进行了详细阐述,说明了选择L iNbO3作为衬底的合理性.在详细分析驱动力和阻滞力的基础上,构造了液滴运动理论模型,同时对理论模型进行了实验验证.实验结果表明,实验中液滴在移动距离较小时与理论模型吻合.提出一种用显著减小阻滞力的选择性沉积疏水导轨和实现步进移动的调制电源来实现二维数字微流体检测技术.

基于MEMS技术可植入微压力传感器的检测电路设计(英文)

为实现体内压力(如:血压、颅内压等)的实时监测,采用微机电系统(MEMS)技术制造出植入式微压力传感器.由于它是电容式传感器,在信号读取系统中,首先通过集成电路CAV414将电容信号转换为电压信号.通过理论计算和实际试验测试,微压力传感器初始电容值为15 pF.CAV414检测范围是10 pF^2 nF,检测精度为电容初始值的5%,因此在该系统中可检测到的电容最小变化量为0.75 pF,其输出电压范围为0~5 V,该电压信号可以直接作为模拟/数字转换器(ADC)的输入信号.选用ADC0809实现模拟信号向数字信号的转换.ADC0809为一款8通道8位模数转换器,通过FPGA实现对ADC0809的驱动控制.ADC0809的8位输出信号直接作为数字信号的输入,在本文试验中数字信号处理通过FPGA编程实现.

电极激励超声谐振谱压电材料定征技术

超声谐振谱(RUS)是一种压电材料单样品定征技术,避免了多样品造成的结果不自洽问题。现有的谐振谱激励方法常使用超声换能器定点激励-拾取,需要有复杂的测试装置。该文提出了一种电极激励-拾取法来获取压电谐振器的超声谐振谱,该方法测试装置简单,同时还可获得模态振型的对称特性,避免了反演过程中峰丢失和错峰拟合。基于现场可编程门阵列(FPGA)技术搭建了压电谐振器分组扫频激励电路,通过电荷放大器拾取谐振峰。结果表明,通过Levenberg-Marquardt算法可完成测试频谱和计算频谱的匹配,成功获得了优化后压电材料参数。

光刻与化学机械抛光技术原位集成制备SU-8微透镜阵列

垂直腔面发射激光器通常与微光学元件组合使用,以改善激光束的聚焦或准直效果。研究了一种光刻和化学机械抛光技术相结合的新工艺方法,用于原位制备SU-8微透镜阵列。通过调控光刻参数,可以精确控制微透镜的直径与高度。实验制备了不同尺寸的SU-8微透镜阵列,它们具有光滑的表面,分辨率可达12.7 lp/mm,展示出良好的光学特性与高稳定性。这是一种低成本和高良率的微透镜制备方法,适用于在已成型的垂直腔面发射激光器表面原位集成制备高精度定位的微透镜,无需额外的光学对准、转移和键合步骤。

基于MEMS技术的仿生纤毛风速传感器的设计和仿真

设计了一种可以实现二维风速测量的电容式纤毛传感器,其特点为通过差分电容检测流速,传感器运动结构所对应的背硅被完全刻蚀。采用有限元分析软件,通过流体-固体-静电场的多物理场仿真,分析得到了传感器的差分电容与风速的变化关系。结合电容传感器AD7746的理论精度,计算得出传感器的风速灵敏度为0.25 mm/s。此外,设计了基于SOI硅片的传感器微加工制备的工艺流程。

基于变刚度悬臂梁的MEMS静电驱动器的动态响应优化

传统的微机电系统(MEMS)静电驱动器存在驱动电压高和超调振荡的问题,可动极板稳定在平衡位置前会发生持续的振荡,难以满足可变电容、光开关等应用领域的综合要求。针对上述问题,采用变刚度悬臂梁的设计,利用刚度随行程增大的特性抑制了极板吸合及释放过程的振荡现象,在缩短调节时间的同时,有效降低了器件的驱动电压。仿真和实验结果表明,当器件悬臂梁的刚度随位移由5N/m增大到35N/m时,在相同电压下,动态响应的调节时间减少了55.5%,在相同行程下,动态响应的调节时间减少了21%,对应的驱动电压减少了23%。

微起爆序列设计及传爆与隔爆性能

为满足引信微小型化发展的需求,基于微机电系统(MEMS)工艺技术设计了由微起爆器、飞片、MEMS安全保险机构等构成的微起爆序列。依照国家军用标准GJB 5309.17—2004(K)火工品试验方法:轴向输出测定铝块凹痕法,对微起爆器装药、安全保险机构传爆空腔等参数不同时内置MEMS安全保险机构起爆序列的传爆性能进行测试,获得微起爆序列理想的设计参数,即微起爆器装药密度为1.67 g/cm3、装药直径为2.0 mm、装药高度为1.5 mm,安全保险机构传爆空腔直径为1.0~2.0 mm、高度为0.65~1.50 mm.在序列优化设计基础上对微起爆序列隔爆性能及解除保险功能进行测试,发现当滑块厚度≮0.3 mm时序列正常隔爆,发射过载21000 g、转速6000 r/min条件下序列正常解除保险。结果表明,利用安全保险机构传爆空腔作为加速膛,采用微起爆器驱动飞片冲击起爆下一级装药的爆轰能量放大方式,实现了序列传爆、隔爆、解除保险功能,有效减少了起爆序列初级装药量和轴向尺寸。

仿昆扑翼微飞行器中高效传动铰链的研究

针对仿昆扑翼微飞行器对高效传动铰链的要求,从几何约束、应力条件、临界屈曲条件等方面,结合电磁驱动仿昆扑翼微飞行器对异质复合型柔性铰链进行了研究,给出了铰链的设计方法;研究了预应力对整个传动机构并联刚度以及铰链连接方式对整个传动机构串联刚度的影响;得到了传动机构中各铰链的宽度、厚度、长度、旋转刚度等设计参数.结果表明,整个传动机构的串联刚度是其并联刚度的135倍,满足了高效传递能量的要求;翅膀扑打角峰峰值达到了99.6°,较好符合了仿昆扑翼微飞行器的设计要求.

微流体系统中微阀的研究现状

依据微流体系统中微阀的驱动机理,将微阀分为有源微阀和无源微阀两大类,然后对这两大类进行细分,将有源微阀分为压电、磁、静电驱动、热驱动、相变、双稳态、外部驱动等类型,将无源微阀分为悬臂梁式、薄膜式、毛细管、扭矩驱动等类型。分别讨论了各种微阀的工作原理和性能,介绍了各类微阀的实验研究进展,指出了这些微阀的特点,突出了微阀作为微流体系统的主要元件之一,起到径流调节、开/关转换、密封生物分子和微/纳粒子等作用。回顾了微阀的发展历程,分析了目前研究过程中存在的问题,提出了微阀今后的研究方向。

微型电磁式振动能量采集器的设计和电磁特性仿真研究

为了设计出结构合理、性能优良的微型电磁式振动能量采集器,利用Ansoft Maxwell软件对模型的结构参数和输出电动势之间的关系进行有限元仿真,分析发现:随着圆形永磁体厚度、悬臂梁振幅的增加及悬臂梁和永磁体间距的减小,输出电动势逐渐增加;在永磁体半径不断增加的过程中,输出电动势会出现一极大值。根据优化原则设计出结构参数如下的模型:圆形SmCo28永磁体厚度为1 mm,半径为2 mm,悬臂梁振幅为1 mm,永磁体和悬臂梁之间的距离为1.02 mm。该模型的最大输出电动势为26 mV,最大输出功率为5.633μW。

新型三线圈式滑油磨粒在线监测传感器

润滑油是以发动机为代表的机械设备的"血液",其中携带了大量零部件的磨损颗粒.这些磨损颗粒反映了机械设备的运行状态,对其进行监测可以对发动机的早期故障进行预测,为发动机的维修与保养提供依据.为了实现滑油磨粒的实时在线监测,采用有限元分析方法对感应式滑油磨粒在线监测传感器进行了研究,以此为依据设计了一种以平面线圈作为感应线圈、螺线管为激励线圈的环绕微通道的新型三线圈式滑油磨粒在线监测传感器,并制作了原型器件,进行了滑油磨粒敏感能力测试.结果表明,该监测系统原型能够检测到100μm以下的铁磁性金属颗粒,且能同时检测到非铁磁性铜颗粒.

角加速度计发展综述

介绍了国内外各种角加速度计的结构及工作原理,阐述了角加速度计在国内外的研究现状,通过分析角加速度计的发展趋势,结合现有角加速度计的特点及不足,文中还提出了一种新型的微流体惯性质量角加速度计。微流体角加速度计只敏感输入轴上的角加速度,对外界输入的线加速度或振动能够较好地隔离。

基于Parylene的柔性生物微电极阵列的制作

在神经工程中,微电极阵列是神经系统与外界电子电路的接口,其性能决定了整个神经系统的信号采集和刺激的效果.提出了一种基于Parylene的半球形柔性生物微电极阵列.在微电极的制备过程中,使用了光刻胶热熔技术和MEMS技术.半球形形貌的微电极有利于形成和神经组织的良好接触,并且相比同底面积的平板电极,表面积增加为2倍,这有利于降低界面阻抗,降低系统功耗.使用化学气相沉积法沉积Parylene C薄膜作为微电极的封装材料,它具有良好的生物相容性和柔性,可以降低对神经组织的损害.实验结果表明,与此半球形微电极底面积大1.3倍的平板电极相比,半球形微电极的界面阻抗下降了55%,并且界面阻抗随着微电极顶部开口直径的变化而变化.使用Comsol有限元软件进行了电极/组织液液面流出电流密度仿真,仿真结果也表明,微电极的流出电流密度也随着微电极顶部开口直径的变化而变化,因此可以通过调整微电极顶部开口直径来调节电流密度,从而满足不同部位需要不同电流密度刺激的要求.

基于硅与非硅复合方法的异平面空心微针制作

为了解决制备空心微针工艺复杂且成本高的问题,本文提出了采用湿法刻蚀、光刻和电镀结合的方法制备低成本空心金属微针.首先采用湿法刻蚀硅,得到280μm深的倒四棱锥锥坑;然后在锥坑上甩200μm厚的负胶SU-8填充锥坑,并通过曝光显影负胶形成微针的形貌;最后在曝光显影后的负胶上电镀50μm厚的镍得到所需形状的空心金属微针.用此方法制备的空心微针高度为350μm、壁厚为50μm,其针尖形状为三棱锥和四棱锥.通过有限元仿真分析微针强度与微针结构尺寸的关系.用此方法加工出的微针具有锥形尖,改善了刺入皮肤的效果.

基于多Agent系统销售物流云平台的构建

在分析了多Agent系统特点的基础上,利用多Agent系统构建了面向销售的物流云平台。设计了云结构,包括认证、应用、云平台和数据集市模块,剖析了云平台,结合中小物流企业的特点,应用多Agent系统把云平台构建为针对销售的物流云平台。销售物流云平台包括客户、库存、合同、退换货和决策支持5个模块,同时在决策支持模块中加入优化算法,为决策的做出提供定量的支持。

超短激光诱导金属薄膜后向层裂的分子动力学模拟(英文)

采用结合双温模型的分子动力学方法详尽描述了应力约束区域内部金属薄膜后向层裂的动力学过程。与辐照表面在激光加热作用下机械稳定性受到强烈影响而发生的前向喷射不同,后向层裂是冷材料的断裂。分析了层裂机制,得出靶材是在卸载波及被反射的压力波的共同作用下发生层裂;探讨了激光诱导压力波的传播规律,预测了不同靶厚下的层裂厚度及其对层裂开始时间的影响。

用于电刺激的植入式铂黑微电极(英文)

传统的植入式电刺激微电极表面积小,电极/组织界面阻抗高,并且电荷存储容量(CSC)小,这些都会增加植入式系统的功耗并影响电刺激效果.提出了一种在电极点电镀铂黑的方法来增加微电极的有效面积(ESA).通过在超声波浴下使用脉冲电流电镀的方法,可以极大地增加微电极的ESA,降低界面阻抗并增加CSC和电荷注入容量.铂黑微电极的几何特性和电学特性分别由扫描电子显微镜(SEM)和电化学分析仪测定,并与未镀铂黑的电极特性进行了对比,对铂黑镀层的机械稳定性也做了相应的测试.实验结果表明,铂黑镀层的纳米结构使铂黑电极相比普通铂电极界面阻抗降低了1/16,CSC扩大13倍.在5 min的室温超声波衰减实验中,阴极电荷存储容量(CSCC)仅减小20%.

基于同步辐射光刻的多层微纳结构制造(英文)

高分子材料,如甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA),由于其价格相对低廉和容易加工,在集成电路和MEMS研究中受到广泛的关注.本文提出了一种基于PMMA基板的多层同步辐射光刻技术,用于制作微驱动器等有移动部件的设备.设计的多层结构包括140个单元的叉指平行电容器,每个电容器的间隔是2,μm,最小尺寸是4,μm,厚度是200,μm,故深宽比达到50∶1.该制造方法具有高深宽比、高产出率及成本低等优点.

高温ITO薄膜应变计制备及压阻性能

高温薄膜应变计被广泛应用于极端条件热端构件的应变测量。ITO薄膜应变计通常能够应用于1000℃以上的应变测量,为了研究ITO薄膜的显微结构、XPS光谱、阻温特性及压阻响应,采用磁控溅射在陶瓷基底上制备了ITO薄膜应变计,并在高温纯N2中热处理ITO薄膜。结果表明,其电阻温度系数稳定在-750×10-6℃-1,在1200℃下测试其应变特性,测得电阻漂移率为0.0018 h-1,应变因子为16。ITO薄膜在高温下具有稳定的电阻温度系数和低漂移率,为高温端部件应变的测量提供了可能。