基于MEMS技术的微流体混合器及相关技术

介绍了基于MEMS技术的微流体混合器及相关技术,给出了各种微流体混合器的结构、原理和特点,同时对微管道中流体混合的仿真、实验技术以及微管道中微量流体混合程度的评价方法等作了概述。     

MEMS和微流体分析系统的发展

微机电系统(MEMS)是在微电子及微机械等学科基础上发展起来的新兴多学科交叉研究领域，是当今科学技术最具潜力的发展方向之一，而微型流体分析系统是这一研究领域中的热点。本文综述了MEMS技术以及作为MEMS技术一个重要研究方向的微型流体分析系统的起源及其广阔的市场应用前景．并对MEMS产品的市场化存在的问题进行了讨论。MEMS技术及微型流体分析系统的诞生必将对今后的化学、医学及生物学等领域的研究工作产生重大影响。     

趋势预测

<正>Yole Développement公司预测未来4年微流体技术的发展趋势Yole Développement是一家纳米、MEMS和微流体技术领域的专业咨询公司。他们对以上技术领域相关的微流体技术市场行情进行调查研究,然后向相关厂商、研发机构提供以上相关技术的市场分析报告。报告重点阐述成功的关键因素、主要竞争者和科技发展前景。     

微流体系统驱动技术的研究进展

微流体驱动大致可以分为两类:一类是从宏观流体驱动移植过来的驱动方式;另一类是根据微尺度下流体特性设计的驱动方式。对两类不同的驱动方式进行了介绍与比较,前者原理成熟,基本都符合经典流体理论,在亚微米以上级微流体流道尺寸中的应用较广;相比之下,后者设计原理新颖,常用于微米甚至纳米级的微流体系统中,具有更好的发展前景。     

基于UV-LIGA技术的电磁型射频MEMS开关的集成制作

电磁型MEMS开关比静电式的结构复杂,一体化集成加工困难.对于新型电磁驱动双稳态RF MEMS开关进行了材料的选择,并对一些主要材料的电镀和悬空结构的制备与释放进行了工艺优化研究.经过工艺整合,实现了电磁型RF MEMS开关的多种非硅材料和多元结构形式的一体化集成加工.     

行波电渗微流体驱动仿真和实验研究

为了探讨在封闭通道内微流体在行波电渗作用下的流动状态,进行了行波电渗微流体驱动实验及仿真研究。通过对行波电渗微流体驱动原理的分析,建立了行波电渗微流体驱动数学模型。根据微通道内电势分布满足Laplace方程及通道内流体流动满足Navier-Storks方程,并利用建立的边界条件,确定了行波电渗在微通道内电势及电场的分布,通过对电场及流场问题的耦合求解,获得了微通道内行波电渗微流体驱动流场。分析表明,其仿真计算结果与实验结果具有较好的一致性,从而验证了行波电渗微流体驱动理论模型的正确性,为进一步研究和分析行波电渗微泵提供了理论工具和仿真手段。     

MEMS技术在流体控制中的应用

微机电系统(MEMS:Micro Electro-Mechanical System)技术或微传感器与微执行器(MicromachinedTranducers)技术,它是在微电子技术的基础上发展起来的,融合了硅微加工和精密机械加工等多种微加工技术,并利用IC技术把控制和信号处理电路与机械部件集成的微型系统。这种技术所涉及的器件的特征尺寸一般小于1mm而大于1μm,它为流体控制研究开辟了一个崭新的领域。简述了流体控制技术的基本原理以及应用MEMS技术实现流体控制的机理和途径,分别介绍了国外研究机构近年来在微传感、微执行技术的研究工作。     

基于声表面波的微驱动技术的发展

基于声表面波技术近年来在微驱动技术领域快速发展的现状以及声表面波器件在生物、医疗、片上实验室等领域具有广阔应用前景的重要意义,就近几年来声表面波微驱动器的最新应用做了简要总结,介绍了声表面波,包括叉指换能器的结构和声表面波产生原理。着重介绍了声表面波在新型器件方面的多种最新应用,主要包括微流体加热、微流体雾化、微粒集聚/混合、微流体驱动、线性固体驱动以及平面固体驱动等,并分析了目前研究过程中存在的一些技术难点和解决方案。     

全光网络中的MEMS光开关

介绍了目前国内外光纤通信系统中所涉及的电磁驱动移动式MEMS光开关、静电驱动式光开关、基于MEMS光大器的可扩展型光开关矩阵、喷墨气泡MEMS光开关、开环式1×N波长选择MEMS光开关。对这些器件的结构原理,制造方法及其性能指标作了分析。把这些器件的性能指标和当前光纤通信系统中的光开关的性能要求进行比较,分析了这些器件的应用前景。最后,对MEMS光开关做出了展望,指出了今后MEMS光开关的进一步研究方向。     

声表面波技术在微流控研究领域中的应用

介绍了声表面波(SAW)器件的基本构造及工作原理,分析了声表面波进入微流体后所产生的复杂的流-固耦合效应。根据液滴随着声表面波功率的增大所出现的不同响应,将声表面波技术在微流控研究领域中的应用具体分为液滴振动及粒子聚集、液滴平移及粒子收集、微流体喷射、微流体雾化四大类。分别讨论了各类应用的工作原理及其在相关研究领域中典型的应用实例,指出了声表面波相比其他驱动方式在微流控研究领域中的优势。综合国内外研发现状,分析了目前研究过程中存在的问题,提出了声表面波驱动微流体今后的研究方向。     

RF MEMS器件驱动机制理论与分析

介绍了驱动机制在RF MEMS器件制作中所处的地位。以悬梁类型的RF MEMS开关为例,介绍了RF MEMS器件的各种驱动方式,给出了其原理结构图;详细分析了静电驱动、压电驱动、热驱动和磁驱动的原理。对各种驱动机制进行了比较和分析,得出应根据不同场合和不同参数要求,选择不同驱动机制的驱动器。     

聚酰亚胺在MEMS中的特性研究及应用

聚酰亚胺具有耐高温、耐腐蚀、绝缘性能好、化学性质稳定等特点,在MEMS工艺中有很广泛的应用前景,适于做牺牲层、绝缘层和平坦层等。在简要介绍聚酰亚胺的基础上,着重介绍聚酰亚胺在MEMS工艺中的特性、工艺流程及应用。     

X波段MEMS膜开关的阻抗分析模型

射频微机械(RF MEMS)开关由于其优越的高频特性在微波和毫米波电路中表现出巨大的应用前景.但是目前对微机械开关的研究主要都集中在开关梁的结构设计和力学分析上,对开关的电磁特性的研究,尤其是开关高频阻抗匹配分析的研究与验证比较少.本文在高频传输线研究的基础上,推导出微机械开关的“开态”阻抗匹配模型,并利用HFSS软件对开关的高频特性进行模拟.其结果有助于设计高性能的RF MEMS开关.     

MEMS电容式并联开关充放电产生的电磁干扰分析

MEMS并联开关是MEMS（微机电系统）的最重要的器件之一,由于其在高频状态下表现出的高隔离度及低插入损耗,以及与半导体开关相比所具有的极低的直流功耗,故在微波领域的应用越来越受到关注。本文着重分析了开关在开关时对传播的电磁信号的影响。文中给出了MEMS电容式并联开关在充放电时的电磁模型,描述了开关在充放电时的电磁场,分析了开关在充放电时产生的变化电磁场对信号的干扰情况。     

电磁MEMS及其在生物医学工程中的应用

阐述了电磁 M EM S 技术在生物医学工程中的应用,包括微流体及微阵列芯片上基于磁珠的生物检测、核磁共振 (N M R )及其他生物医学器械微型化改进等。介绍了电磁 M EM S 技术中的典型制作技术,展望了电磁 M EM S 技术的应用前景。     

微型电磁继电器的制作和仿真分析

介绍了一种基于MEMS技术的微型电磁继电器的制作过程和仿真分析.这种微继电器的大小约是4mm×4mm×0.5mm,主要采用普通的微加工技术来完成全部制作工艺.与传统继电器相比,这种继电器采用平面线圈来代替螺线管线圈,有利于MEMS工艺,并且提出了一种双支撑的悬臂梁结构做为活动电极,具有较高的灵敏性和稳定性.另外,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真分析,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进一步优化.     

微型电磁继电器的制作和仿真分析

介绍了一种基于MEMS技术的微型电磁继电器的制作过程和仿真分析.这种微继电器的大小约是4mm×4mm×0.5mm,主要采用普通的微加工技术来完成全部制作工艺.与传统继电器相比,这种继电器采用平面线圈来代替螺线管线圈,有利于MEMS工艺,并且提出了一种双支撑的悬臂梁结构做为活动电极,具有较高的灵敏性和稳定性.另外,还进行了一些有关线圈通过激励电流后对活动电极产生电磁力的理论计算和仿真分析,利用这些结果可以对这种电磁继电器的结构和参数进一步优化.     

TMAH单晶硅腐蚀特性研究

TMAH是一种具有优良的腐蚀性能的各向异性腐蚀剂,选择性好,无毒且不污染环境,最重要的是TMAH与CMOS工艺相兼容,符合SOC的发展趋势。TMAH正逐渐替代KOH和其他腐蚀液,成为实现MEMS工艺中微三维结构的主要腐蚀剂。本文着重介绍了TMAH的特性、工艺条件及应用。     

基于MEMS谐振器硬件储备池计算的类脑信号处理方法

近年来兴起的人工神经网络由于具有较强的自学习适应性和并行信息处理能力,从而在信号处理领域显示出巨大潜力。储备池计算是一种由递归神经网络衍生而来的类脑神经形态计算范式,对随时间变化的连续信号具有非常好的分类和时序预测能力。本论文提出利用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)梁谐振器的非线性响应特征,设计并搭建了两种储备池计算的拓扑架构。此外,面向雷达信号处理中信号预测、图像识别、雷达信号特征分类和提取等应用需求,针对性地选择了NARMA(Nonlinear Auto Regressive Moving Average Equation of Order)预测任务、MNIST(Mixed National Institute of Standards and Technology)-手写数字图像识别、LFM(Linear frequency modulated)脉冲波形识别与特征提取等测试任务对论文所提两种不同储备池计算架构进行试验验证。同时,实验结果也充分展示了基于非线性MEMS谐振器的储备池计算硬件系统在雷达信号预测、分类与特征提取等应用领域中的应用...     

Active MEMS-based flow control using artificial neural network

These last years several research works have studied the application of Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) for aerodynamic active flow control. Controlling such MEMS-based systems remains a challenge. Among the several existing control approaches for time varying systems, many of them use a process model representing the dynamic behavior of the process to be controlled. The purpose of this paper is to study the suitability of an artificial neural network first to predict the flow evolution induced by MEMS, and next to optimize the flow w.r.t. a numerical criterion. To achieve this objective, we focus on a dynamic flow over a backward facing step where MEMS actuators velocities are adjusted to maximize the pressure over the step surface. The first effort has been to establish a baseline database provided by computational fluid dynamics simulations for training the neural network. Then we investigate the possibility to control the flow through MEMS configuration changes. Results are promising, despite slightly high computational times for real time application.