基于MEMS的微流体机械研究进展

介绍了近十年特别是近三年以来微流动系统研究的最新成果，具体介绍了新型微加速度计、微泵、微喷、微阀、微通道及微系统的结构、原理及应用情况，并对微流动系统研究中存在的问题和发展方向作了简述。     

微流体驱动与控制系统的研究进展北大核心

随着微流控系统的应用越来越广泛,微米尺度和纳米尺度器件微通道内的流动逐渐成为了研究的热点。重点阐述了微流控系统的驱动元件——微泵、控制元件——微阀的研究现状,介绍了学者们研制的各种微泵、微阀的工作原理与结构特点,指出了微流体驱动控制系统泄漏、结构复杂、成本偏高等问题依然存在,并对微驱动控制的发展方向进行了展望。     

微机电系统(MEMS)技术及发展趋势

主要介绍了微机电系统(MEMS)(Micro Electro Mechanical System)的发展概况、特点、加工技术及其发展趋势。     

基于微流体数字化技术的微化学反应器

微流体数字化技术利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体，实现了微流体的均匀离散和微喷射，具有数字可控性。由此设计了一种数字化微化学反应器，对不同微管道内的流体利用数字化微喷射，实现试样与试剂微液滴间的混合反应。该微化学反应器由玻璃微管道拉制仪拉制的微管道进行粘接组合而成，内部无可动件，无需复杂的微加工技术，结构简单，制造成本低。进行了氢氧化钠溶液和酚酞溶液的混合反应实验，实验证明该化学反应器可以用于微化学反应。     

采用微机械加工技术的微光学加速度计

表面微机械加工技术是实现单片集成微光学系统的一种新方法。本文介绍一种新型的采用微机械加工技术的微型光学加速度计,包括设计、关键器件的加工和测试,它是基于光线和光闸相互作用引起通光量变化的工作原理。这一微光学加速度计包含一个2μm厚的多晶硅光闸,光闸采用微弹簧支撑在基片上,微弹簧是长度为200／μm的多品硅褶曲梁,硅基片和微结构之间所夹的牺牲层采用氢氟酸湿法刻蚀去除。光闸设计为一个质量弹簧系统,对加速度力产生响应。     

基于MEMS技术的新型微冷却方式

针对高功率电子器件散热问题,介绍了国际前沿领域电子设备热控制的技术动态．讨论了基于MEMS技术的微冷却器有体积小,散热面积大,消耗功率低,批量制作经济性好等优点。分析了微通道、微喷流和微热管3种基于MEMS技术的新型微冷却方式的传热原理、目前的技术状况及应用前景微通道的采用增加了对流换热面积,提高了对流换热系数;微喷流冷却器中由于高速冷却液的形成,显著提高了换热系数;微热管均热效果极佳。     

微装配技术的发展现状

微器件的装配并不是一个新兴的领域 ,但随着微加工技术、显微技术和集成电路技术的发展 ,微装配概念发生了根本性的变化 ,产品的范围和应用领域被拓宽 ,出现了许多新的技术 ,它的发展是与微机电系统 (MEMS)、纳米技术 (Nanotechnology)密切相关的。本文对微装配技术的发展现状进行了综述 ,介绍了微装配的特点和使用的许多新技术     

MEMS传感器性能提高相关技术研究

在分析MEMS（微电子机械系统）传感器当前的发展现状、特点特别是在器件实用化和产品化进程中所面临的挑战后，提出了MEMS传感器技术实用化的关键－提高器件性能满足应用要求。根据研究经历举例说明改进传感器材料、结构、制作工艺和器件工作原理等具体措施对提高器件性能的作用。     

基于SMA的微夹持系统实验研究

微夹持技术是微器件装配的关键技术之一。采用柔性铰链机构设计了三自由度微夹持操作平台，并进行了有限元仿真模拟分析；利用形状记忆合金原理进行设计并研制了环状微夹钳，通过形状训练达到了双程形状记忆效应，并建立了微夹持力计算模型；对微夹持系统的运动精度进行了试验分析，结果表明：该系统沿X，Y，Z方向的位移分辨率达0．01μm，微夹持钳最大张开量达0．2mm，基本满足了系统性能要求。     

微齿轮的基础研究中的几个关键问题分析

微齿轮是一种重要的微机械传动构件,具有重要的应用价值。作为一个全新的研究领域。国内外在微齿轮的基础理论研究方面还未见系统深入的研究和报道。为此,分析了微齿轮与普通齿轮的一些区别,并提出了微齿轮基础研究中的主要问题和应该注意的关键问题。     

数字化微喷射用直列微喷嘴制作工艺

为解决玻璃微管道拉制工艺制作的单孔微喷嘴存在容易脆断,微管道长度不易控制,微喷射效率低等问题,提出了一种新的微喷嘴制作工艺.该工艺延续了微喷嘴拉制工艺中非IC工艺和低成本的制作特点,仍以低流阻的圆截面为喷口形状,通过材料流变运动和冷却时收缩率不同,将多根微管道紧密嵌入到塑料管中;通过毛细腐蚀作用.制作出变内径的锥形管,并实现微喷管长度的控制.制作了内径50 μm的 4 孔微喷嘴和 lO 孔微喷嘴,锥管长为750 μm,微喷管长2.5mm.使用制作的微喷嘴在微流体数字化驱动平台上进行了水性液体在油相和气相中的微喷射实验,制备了 80 μm的微滴和微滴阵列.实验表明,该工艺制作的直列微喷嘴可以在微流体数字化驱动下实现较好的数字化微喷射效果.     

微系统技术与微光学的发展

微系统（Microsystems）是指将尺寸在微米级的功能器件与微电子器件（LSI）集成在一块基板上的系统。此系统不仅具有处理、计算功能更具有信息输入，传感以及动作执行，检测等功能。因此，微系统是发展新一代计算、先进机器人、智能化系统的核心技术。一个以微系统技术为核心的工业──微细工业，这包括微传感器（Microsensors）、微执行器（Microactuators）、微机械（Micromachining）、微电器（Microelectronics）、激光学（Microoptics）以及微加工（Microfabrication），将成为新兴工业而取代若干传统工业，最终实现机电产品及仪器仪表工业中的集成化、微型化及经济化。微系统科学是将工业科学从宏观引入微观世界的关键，是21世纪科学与工业发展的必然趋势之一。本文从微系统的发展背景开始，阐述了做系统及激光学包括新兴的二元光学（Binaryoptics）的形成与发展，指出早于1965年美国Stanford大学首先从事微结构（Microstratures）研究，完成了脑微电极探针，70年代美国DARPA（先进防御研究计划）将LSI推向1μm的水平，1981年美国NSF（国家科学基金）将原价6万美元的不同驱动源做在一个仅需几百美元的掩模上，从而有了做系统的开端。本文接着分析了微系统的共同技术特点，指出微系统除尺寸小、功?     

直列微喷嘴制作工艺及数字化微喷射实验

摘要：采用玻璃微管道拉制工艺制作的单孔微喷嘴存在着容易脆断,微管道长度不易控制,微喷射效率低等问题。为此设计了一种新的微喷嘴制作工艺,该工艺延续了微喷嘴拉制工艺中非IC工艺和低成本的制作特点,仍以低流阻的圆截面为喷口形状,通过材料流变运动和冷却时收缩率不同将多根微管道紧密嵌入到塑料管中;通过毛细腐蚀作用,制作出变内径的锥形管,同时也达到了控制微喷管长度的目的。制作了内径50μm的4孔微喷嘴和10孔微喷嘴,锥管长为750μm,微喷管长2.5mm。使用制作的微喷嘴在微流体数字化驱动平台上进行了水性液体在油相和气相中的微喷射实验,制备了80μm的微滴和微滴阵列。实验表明该工艺制作的直列微喷嘴可以在微流体数字化驱动下实现较好的数字化微喷射效果。     

微流体混合器的研究现状

简单介绍了微混合器，主要综述了微混合器的国内外研究现状及其混合机理，对微混合器研究中所遇到的几个问题加以讨论，展望了微混合器的研究前景。     

微机械元件和仪器的新进展

微机械元件和微机械仪器，适于大批量生产，具有成本低廉、性能优良和体积微小及集成高度的特点。近十年来，在研制、开发及市场扩大方面取得了巨大的进展，展现了美好的前景。     

微拱形阵列导光板快速热压成型与微光学应用

微透镜阵列热压精密成型需要时间保温,生产效率较低。因此,提出在模芯加热表面的微沟槽阵列上对聚合物导光板进行热压,使工件热变形的微米尺度表面层流入微沟槽空间内,快速形成微拱形透镜阵列,而保证工件主体不变形。目的是实现高效率和低能耗的微光学透镜阵列热压成型加工。首先,针对导光板表面的微阵列结构和尺寸分析其微光学性能;然后,使用微磨削技术在模芯表面加工出高精度和光滑的微沟槽阵列结构;最后,研究微拱形阵列的快速精密成型工艺及微光学应用。微光学分析显示,微阵列的高度和分布密度对出光面的光照度影响较大。热压工艺实验结果表明,采用深度为104μm和角度为121°的微沟槽阵列模芯,在12 MPa的压力和110℃的温度下,可以在3s内将高度为50μm的3D微拱形阵列导光板快速精密热压成型。本文方法制作的87mm×84mm的导光板,与市面具有2D点阵且高度为8.2μm的丝网印刷导光板相比,光照度提高了21%,光照均匀度提高了27%。本文研究将促进微光学精准设计和制造在LED照明产业的应用。     

无线通信系统中的微尺度射频元件

射频元件微型化是微型无线通信系统发展的关键所在.本文从微机械开关、微机械谐振器、微机械滤波器、微机械天线、微机械电感及电容等多方面,介绍微尺度射频元件的研究和应用现状,并对其发展前景作了展望.     

微电子机械系统及其应用

本文介绍了微电子机械系统及其技术的一般含义,并对微电子机械系统的典型结构作了详细阐述,最后对其应用前景进行了简单分析。     

微操作机器人系统的研究开发

介绍了国家自然科学基金资助课题“微动并联机器人的研制”、“面向生物工程及显微手术的微操作机器人系统”的部分成果,讨论了微操作机器人系统亟待解决的一些问题,阐述了在构筑微操作机器人过程中应特别注意的一些关键技术理论。     

毫米级全方位微机器人结构设计与控制对运动精度的影响研究

运动精度是微操作机器人的一个重要参数。针对一种用于微装配操作的毫米级全方位微机器人,分析了影响其运动精度的两个重要方面,即结构设计与控制。分析了结构设计方面的优点和不足,主要涉及传动系统、轮子的安装等。控制方面涉及路径规划和驱动器电磁微马达等。针对微机器人直线运动的非线性问题,提出了对工作区域进行分区的路径规划控制方法。针对电磁微马达的结构特点,提出了矢量合成、力矩自平衡等特殊的控制方法和思想,将微机器人步进运动精度提高了3倍。应用微机器人进行的微装配实验证明了以上方法的有效性。