MEMS系统中微平板结构声振耦合性能研究

微机电系统(micro-electro-mechanical system,MEMS)是指内部微结构尺寸在微米甚至纳米量级的微电子机械装置,是一个独立的智能系统.长宽厚均处于微米量级的微平板为MEMS中的典型结构,其声学和力学特性直接影响MEMS的性能.针对同时受声压激励和气膜力(通过考虑相同尺寸微平板振动引入)作用的四边简支微平板结构,应用Cosserat理论和Hamilton原理,建立了考虑微尺度效应(本征长度和Knudsen数)影响的声振耦合理论模型,并通过多重Fourier展开法求解了耦合方程,得到了系统的传声损失结果.通过频域分析,考虑微平板的不同振动频率、振动幅度和板间距,系统研究了不同尺度效应下微结构中气体薄膜所产生的阻尼力对微平板结构传声特性的影响.研究发现尺度效应对于微结构的声振特性影响巨大,振动行为对微结构的传声特性也有很大影响,控制并减小微平板的振动幅度以及增大微平板的间距都能够提高微平板的声振性能.研究结果为MEMS中微平板的稳定性优化设计提供了理论参考.

基于可靠度的耐蚀低合金钢筋腐蚀起始寿命预测

通过Monte Carlo概率分析的方法,结合文献查阅,对3种自行研制且含不同铬含量的低合金耐蚀钢筋在海洋环境中的腐蚀起始寿命进行了预测,重点研究了温度对钢筋腐蚀起始寿命的影响规律。结果表明:温度的升高不仅降低了钢筋腐蚀的临界氯离子含量,也提高了混凝土中氯离子的扩散系数;采用低合金耐蚀钢筋可不同程度地延长混凝土中钢筋腐蚀起始寿命,提高钢筋混凝土结构在海洋环境中的耐久性,但针对极其苛刻的服役环境应采用更为严格的防腐蚀措施。

低合金钢筋在水泥萃取液中钝化膜的耐蚀机理研究

采用动电位极化曲线、Mott-Schottky结合XPS和AES,分析研究了Cr对耐蚀钢筋在水泥萃取液中形成的钝化膜的耐蚀机理。结果表明,随着浸泡时间的延长,钢筋电极的自腐蚀电流密度(Icorr)降低,浸泡1 d后可以形成具有保护性的钝化膜。Cr含量的增加减小了钢筋钝化膜中的载流子密度,提高了其稳定性。Cr含量的增加抑制了Fe2+向Fe3+的氧化过程,从而提高了钢筋钝化膜的耐蚀性。耐蚀钢筋中的Cr参与了钝化膜的形成,稳定钝化膜则主要由Fe的氧化物组成;钝化膜内层为含Cr-Fe的氧化物,外层为Fe的氧化物;钝化膜的厚度在3～4 nm之间,随Cr含量的增加而略微增大。