LIGA和微细EDM技术制造不锈钢微结构的研究

通过LIGA技术与微细电火花技术相结合，可以在硬质合金、不锈钢等材料上加工出微结构，这一新的方法必将拓宽微细加工的能力和应用范围。利用LIGA技术制备线宽70μm、厚度达730μm的铜工具电极，采用微细电火花技术在不锈钢片上加工出线宽90μm、具有复杂形状的微结构。     

高精度三维微结构微细电火花加工系统研究

针对微细电火花加工技术的特点,开发、研制了高精度三维微结构加工的细电火花设备,主要介绍了该装置的结构和数字比例、积分和微分(PID)结合双向静差补偿的控制方法,实现放电间隙与放电状态的自适应调节,并利用该装置进行了平台性能的试验研究,试验结果表明该加工技术响应时间快、平稳、超低速和超高分辨率、加工效率较高,可实现平台在100 mm行程内达到亚微米级精度,最低速度为0.1μm/s,闭环最小步进量为100nm,可满足微细电火花加工的要求。     

微三维结构型腔的微细电火花加工

利用简单截面形状电极,建立在在分层制造思想上的电极等损耗微细电火花加工技术是实现微三维结构微细加工的有效手段。分析了该方法的工艺特点;研究了实现该技术的条件及电极损耗补偿策略。     

微凸起及微坑结构的放电加工基础性研究

机械零件表面形成微凸起及微坑结构在摩擦学、仿生制造等领域具有重要意义.微细电火花加工是一种重要的精密微细加工技术,已经成为微三维实体制造的有效手段之一.通过选用合适的切割轨迹和电参数,能以电火花线切割微精加工多种形状的微凸起电极,继而以电火花成形加工出微坑结构;或者直接用电火花线切割加工微凸起结构.分析了加工电参数对电极制备精度的影响及加工前后电极形状尺寸的变化,研究了所获微坑的几何参数及表面形貌特性,并对微凸起、微坑以及平面结构的摩擦磨损性能进行了初步分析比较.     

双光子激光三维微细加工及信息存储技术

利用具有极高脉冲光强的飞秒激光器和对光束进行强聚焦的显微镜装置可以制造具有亚微米精度的三维微器件以及进行三维高密度信息存储。文本介绍了自行开发的双光子微细加工系统以及三维高密度信息存储系统，以及用该系统进行三维光学微细加工及三维光学信息存储的实验情况，给出了部分利用已建立的加工系统所获得的初步实验结果。     

压电陶瓷电机驱动的三维微动定位平台及验证

压电陶瓷电机具有高分辨率和压电驱动装置的动态特性,具有体积小、结构紧凑、成本低、输出力大、响应快、精度高、无电磁干扰等特点,但存在滞后误差、垂向位移误差,行程短的问题,尤其在电极损耗后,补偿量增大,严重影响了定位精度和难以满足三维加工的工作要求。该文通过对压电陶瓷电机驱动的百毫米以上超精密加工三维结构平台的性能研究,采用宏微双驱动协调控制,实现大行程和小步距的有机结合,对微动精密工作台性能进行实验,得到了平台运行的特性曲线。结果表明该机构的动态性和稳态性能良好,实现超低速、响应快、超高分辨率、高精度的双向步进运动,可以达到亚微米至纳米量级的定位精度,满足极微细电火花加工的高精度要求,为进一步研究压电陶瓷电机在超精密运动系统的应用、提高系统的定位精度,提供科学依据。     

压电陶瓷电机驱动的三维微动定位平台及验证

压电陶瓷电机具有高分辨率和压电驱动装置的动态特性,具有体积小、结构紧凑、成本低、输出力大、响应快、精度高、无电磁干扰等特点,但存在滞后误差、垂向位移误差,行程短的问题,尤其在电极损耗后,补偿量增大,严重影响了定位精度和难以满足三维加工的工作要求。该文通过对压电陶瓷电机驱动的百毫米以上超精密加工三维结构平台的性能研究,采用宏微双驱动协调控制,实现大行程和小步距的有机结合,对微动精密工作台性能进行实验,得到了平台运行的特性曲线。结果表明该机构的动态性和稳态性能良好,实现超低速、响应快、超高分辨率、高精度的双向步进运动,可以达到亚微米至纳米量级的定位精度,满足极微细电火花加工的高精度要求,为进一步研究压电陶瓷电机在超精密运动系统的应用、提高系统的定位精度,提供科学依据。     

微细电解加工中工具电极的制备及应用

超微细电极的获得和工艺过程控制是电化学加工的关键,给出了超微细电极制备及其在高精度三维金属结构加工中的应用研究结果.采用电化学腐蚀法制备微细电极,通过测量回路中的电阻变化值控制电极直径,加工出直径为3 μm～20μm的单个微细电极和直径为40 μm的微细群电极.在电极制备基础上,进行微细孔/缝结构小间隙加工和脉冲加工实验,获得了直径为110 μm的群孔和20 μm宽度的槽.     

一种集成式压电驱动微型电火花加工装置

首先概括了压电微驱动技术在电极直接驱动的微小型电火花加工装置中的应用现状。在此基础上，结合线电极电火花磨削技术，提出了一种压电驱动的、可实现多种形式的电极旋转和轴向进给的集成式电极直接驱动微小型电火花加工装置。介绍了该新型机构的原理并对其进行了初步的建模与有限元分析。该机构具有结构简单，可实现多种运动形式合成的特点，可应用于多种微驱动场合。     

0.22 THz折叠波导慢波结构微细WEDM加工技术

0.22 THz 折叠波导慢波结构具有尺寸小,刚度低,精确度与表面光洁度要求高,结构复杂的特点。若采用微数控铣削加工方式,加工产生的应力易造成零件变形。微细电火花线切割加工技术为无刚性电蚀加工,非常适合慢波结构的微细加工。本文从微能脉冲电源、微细电极丝、表面质量、表面残余应力等方面,介绍了0.22 THz 折叠波导慢波结构微电火花线切割加工技术,实践证明：采用微电火花线切割加工工艺加工出的0.22 THz 折叠波导慢波结构,经测试满足了设计要求。     

隧道加速度计的发展概况

利用隧道电流对于位移的敏感性，可以制作高分辨率的加速度计。本文介绍了隧道加速度计的工作原理，特点及发展趋势。     

微能源发展概述

产品小型化、微型化、集成化是当今技术发展的大趋势,能源供应已成为制约产品微型化技术发展的瓶颈,其微型化问题受到广泛的重视。结合目前国内外微能源的发展现状,分别介绍了微太阳能电池、同位素微能源和基于卡门涡街的压电微能源等几种典型的微能源,并展望了微能源的发展趋势和应用前景。     

用于微装配的三维微力传感器的研究

采用硅基应变片设计了一种可用于精密微装配作业过程,检测x、y、z方向微接触力的三维微力传感器;经微小改动后,该传感器可成为五维微力传感器。分析了力传感器测量原理,建立其测量模型,并设计了传感器信号放大电路。测试了微力传感器的性能指标,在x、y、z3个方向的微力测量分辨率为0.001 N,测量精度可达0.005 N,测量范围为-0.5~ 0.5 N。最后设计了微装配作业控制系统,并利用该传感器实现力位移混合控制,顺利完成了180μm微型轴与200μm微型孔间的精密微装配实验研究。     

基于硅的微型燃料电池的研究

介绍了基于硅的微型燃料电池的国内外研究动态，总结了微型燃料电池的研究成果，并对其制作方法中的关键技术进行了阐述。在此基础上，根据微通道的特性，分析了电极板上各种不同截面形状的气道对微型燃料电池性能的影响。当由气道决定的水力直径Dh由大变小时，在同样的实验条件下，电池性能开始逐渐变好，达到一个最佳值后，性能又逐渐下降。     

操纵微小世界的工具——微/纳米镊的研究与应用

在许多领域内,对微小物体的操纵一直都是极富挑战性的课题。这类技术以其在对微/纳米器件或生物学对象进行操作、加工、表征、装配及测试中的关键作用,正成为微/纳米技术尤其是微自动化领域中的一个极为重要的研究方向。本文归纳和总结了微/纳米操作技术方面的最新研究进展,并按照各种微/纳米镊的工作原理进行分类,分别对基于机械、水力学、电、磁、声、光、热以及这些效应的组合发展起来的微/纳米操作技术进行了评述,特别介绍了其中的一些典型应用。可以看到,微/纳米镊技术的发展,将给微小世界的研究和应用增添更多强有力的工具。     

MEMS概况及发展趋势

主要介绍了MEMS的发展背景、研究内容、特点、现状和发展趋势。     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度，设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构；用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系，并以此对结构参数进行了优化设计。理论计算表明，所设计的加速度计灵敏度约为56Hz/g；由有限元仿真分析也得出了相似的结论。     

用于微摩擦测试的微力传感器及其制作

微构件表面的摩擦状况和磨损机理与宏观构件有较大的区别，需一种能够测量微米尺度样品摩擦特性的专用仪器。给出了一种新型硅微力传感器的设计原理、结构、制作工艺及其弱信号采集方法。静态性能测试结果表明，传感器最大输出电压2000μV，重复性约为1．3％，灵敏度约为65V／N，分辨率为46μN，总精度为2．3％，基本上满足了微摩擦测试的需要。实验及计算表明，通过优化微力传感器的结构，改进芯片的封装，可以大大减少其体积，并提高其各项性能指标。     

基于声表面波热膨胀微阀研究

研制了一种新的声表面波控制开关的微阀。在128°YX-LiNbO3基片上光刻叉指换能器,其激发的声表面波加热微槽内石蜡油,熔融其上方微腔内固体石蜡,石蜡由于相变化而体积膨胀,使得微腔顶部的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜发生形变,微阀由开态转变为关态。红色染料溶液微流体为实验对象进行微阀操作实验,结果表明,声表面波可有效实现微阀的控制,且微阀开关时间随所加电信号功率增加而减少,在32dBm电信号功率作用下,微阀关闭时间为3min。     

一种新型谐振式微加速度计设计和分析

为提高谐振式加速度计的灵敏度,设计了基于两级微杠杆机构和DETF谐振器的新型谐振式微加速度计结构;用解析法分析了加速度计灵敏度和结构各参数之间的关系,并以此对结构参数进行了优化设计。理论计算表明,所设计的加速度计灵敏度约为56Hz/g;由有限元仿真分析也得出了相似的结论。