一种新型MEMS电磁继电器的研究

介绍了一种MEMS电磁驱动微继电器,这种继电器体积小、易于集成.它采用双层1 mm×1 mm平面线圈和吸合式坡莫合金悬臂梁结构,层间用聚酰亚胺作绝缘材料.文中介绍了器件的工作原理,建立了磁路的仿真模型,据此计算确定了气隙宽度和悬臂梁厚度.采用表面微加工和微电铸工艺制作了器件.     

通过可动触点延长接触时间的新型微冲击开关

摘 要：基于非硅表面微加工技术,设计并制造了一种用于振动监测的新型微机电系统(MEMS)冲击开关。开关主要由三部分构成：作为可动电极的质量块,作为固定电极的十字梁,和位于质量块中心的具有延时作用的可动触点。通过ANSYS有限元仿真对器件进行模态分析,考察了器件的横向抗干扰能力;并提取了器件的物理参数（如弹簧弹性系数和系统有效质量）,以用于Simulink动态仿真。通过动态仿真验证了器件的工作原理,并与传统微冲击开关进行了比较。使用落锤实验对所制造出的微冲击开关进行测试,加载波形为脉宽1ms的半正弦冲击加速度,测得其阈值约为145g,并且接触时间可稳定在50μs以上。测试结果与仿真符合较好,证明了新型设计可以有效地增强接触效果,所建模型可以较准确地描述器件的动态响应。     

基于非硅微加工技术的超疏水表面的设计和制造

利用非硅微加工技术,在金属基底表面构建了由圆柱状金属镍组成的规则的微阵列结构,研究了微阵列的疏水性.利用正己烷溶解十八烷基三氯硅烷(OTS)配制成涂覆液,对微阵列进行低表面能物质涂覆.通过对比涂覆前后的静态超疏水性,研究了低表面能物质涂覆的作用.实验发现圆柱高度为5～30μm、直径为30～50μm、间距为15～50μm的微结构阵列在不涂覆OTS的前提下表现出了稳定的超疏水性.涂覆OTS虽然没有增加阵列结构的接触角,但是改善了微阵列在水流冲击下的疏水性.     

一种新型三维多方向敏感的非硅微机械惯性开关

基于非硅表面微加工技术,设计并制造一种新型三维多方向敏感的微惯性开关。选用弹簧-质量块-阻尼的典型碰撞结构,主要由可动电极悬臂梁弹簧—质量块系统、水平固定电极、垂直复合柔性固定电极三部分组成。利用ANSYS有限元软件对器件进行模态和动力学碰撞仿真分析,并对该微机械惯性开关进行落锤冲击试验,结果表明,在水平和竖直方向的阈值均为 50~60g,接触时间可稳定在40 s以上。     

一种新型MEMS双稳态微电磁驱动器的研究

介绍了一种新型MEMS双稳态微电磁驱动器,通过理论分析和有限元分析工具Ansys对器件的结构参数进行了优化设计,并证明了设计的可行性。利用金属基表面微加工技术与体硅微加工技术成功制作出这种驱动器,并对其弹性平台的弹性系数进行了标定,对驱动器的双稳态进行了调试。结果表明：此驱动器具有良好的双稳特性,响应时间短（约10ms）的特点。     

玻璃纤维增强SU-8胶技术

SU-8胶是一种能够以低成本制作高深宽比微结构的负性光刻胶,在非硅微电子机械系统(MEMS)领域具有广阔的应用前景。针对SU-8胶作为微结构材料时,其弹性模量和断裂强度较低的特性,采用透明度高的微细玻璃纤维作为增强相材料,制备玻璃纤维/SU-8复合材料。开发出一种既能够增强成型后SU-8微结构机械强度,又不影响SU-8可直接光刻成型能力的改性技术。通过光学显微镜和扫描电子显微镜(SEM)对该复合材料的微观结构进行了分析和表征。同时,利用拉伸实验对复合材料的机械性能进行测试。实验结果表明,在不改变紫外光刻电铸(UV-LIGA)的光刻-显影工艺特征的条件下该复合材料的弹性模量(1 613 MPa)、断裂伸长率(1.63%)和断裂强度(26.7 MPa)均比纯SU-8胶材料有较大提升。     

电镀锌的纳米改性研究

对电镀锌进行纳米改性研究。研究了镀锌层的沉积和腐蚀极化曲线，采用场发射电镜（FEG-TEM）观察镀锌层结晶的形态，结果表明，镀锌层出现纳米晶粒。     

碳纳米管修饰电极的制备及其电化学敏感性研究

介绍了一种碳纳米管修饰电极的制备工艺,并对其电化学敏感性进行测试和分析.该工艺辅助聚合物聚酰亚胺,利用机械球磨、可控刻蚀等工艺,实现了碳纳米管的均一分布,露出碳纳米管的断口和缺陷.在玻碳电极上涂覆碳纳米管/聚酰亚胺复合膜,结合扫描电子显微镜观察,得到了可控、均一、稳定的电极界面.利用循环伏安法对电极进行性能测试,讨论了...     

微桥结构Ni膜杨氏模量和残余应力研究

采用MEMS(MicroelectromechanicalSystems)技术研制了镍(Ni)膜微桥结构试样,应用陶瓷压条为承力单元,与纳米压痕仪XP系统的Berkovich三棱锥压头相结合,解决了较宽Ni膜微桥加载问题。测量了微桥载荷与位移的关系,并结合微桥力学理论模型得到了Ni膜微桥的杨氏模量及残余应力,其值分别为190.5GPa和146MPa,与应用纳米压痕仪直接测得的带有Si基底的Ni膜杨氏模量186.8±7.34GPa相吻合。     

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.