MEMS微型燃料电池及其基于压电风扇的换气方法

介绍了基于MEMS的微型燃料电池的国内外研究动态 ,对其技术关键进行了阐述。在此基础上 ,对微型燃料电池的换气方法进行了研究。提出一种低功耗、体积小的压电风扇 ,对其力学模型进行了分析 ,并进行了风速、振幅、功耗等方面的实验研究 ,初步证明其应用于微型燃料电池换气的可行性     

MEMS微型燃料电池及其基于压电风扇的换气方法

介绍了基于MEMS的微型燃料电池的国内外研究动态,对其技术关键进行了阐述.在此基础上,对微型燃料电池的换气方法进行了研究.提出一种低功耗、体积小的压电风扇,对其力学模型进行了分析,并进行了风速、振幅、功耗等方面的实验研究,初步证明其应用于微型燃料电池换气的可行性.     

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。     

基于MEMS技术的自呼吸式微型直接甲醇燃料电池

报道了一种利用MEMS技术制作的微型直接甲醇燃料电池.其特点在于,利用KOH体硅腐蚀和双面光刻工艺制作了一种独特的三维自吸氧阴极结构.分析了MEMS制作工艺的改进.实验结果表明,该电池室温下产生了2.52mW/cm2的最大功率.此性能好于国外报道的同类基于MEMS技术制作的被动式微型直接甲醇燃料电池,并同本课题组之前报道的需使用外部泵的主动式微型直接甲醇燃料电池性能相当,证明了文中提出的新结构的可行性.     

基于MEMS工艺的微型制冷器

微机电系统MEMS(micro-electro-mechanical system)是一种集合了微电子与机械工程技术的新型高科技装置,其制造工艺可以进行最小至纳米尺度的加工以及高度集成化的微型制造.其产品微小体积、高度集成化以及高性能高产热的特性也决定了其需要匹配相应的制冷解决方案,本文重点阐述了基于MEMS制造工艺并...     

MEMS的前景

微机电系统(MEMS)在研究领域已经有很长历史了,但一直没有真正进入大规模产业化阶段.而现在将硅芯片和微机械结构结合在一起的光学元件为MEMS带来新的商业机会.MEMS热了起来,各种新起步的MEMS公司开始吸引大量的风险资金.一些在此领域已经发展了数年的公司宣称自己开始得到回报,甚至已经赢利.但业内人士认为MEMS元件仅仅是刚开始从实验室走向实用,对许多半导体公司来说,MEMS业务最终能否取得成功的关键在于他们如何充分利用在IC方面获得的设计、制造和市场经验.     

MEMS运动件的芯片外机械驱动方法

研究MEMS微结构的片外机械式驱动问题，介绍了在MEMS硅芯片背面贴合一块宏观尺度PZT片的驱动思想即PZT产生机械运动，在硅固定件与微运动件之间产生动量耦合，从而驱动微运动件。重点探讨脉冲驱动、振动驱动两大类基本驱动方法及其特点，介绍国外代表性研究结果，并提出对该方法进一步研究的观点与设想。     

基于MEMS技术的微型燃料电池的制作

提出一套基于MEMS加工技术和薄膜淀积技术的硅基微型直接甲醇燃料电池的制作工艺流程。该微型燃料电池采用KOH体硅腐蚀技术得到流体通道,并溅射金属Pt层作为收集电流的电极。采用PDMS将两块带有微通道的燃料电池硅片与涂有催化剂层的质子交换膜密封粘合。制作得到的微型燃料电池单元的流道有效尺寸为:8 6mm×8 6mm。室温常压下,单电池的开路输出电压为0 4V左右。当输出电压为0 21V时,达到最大输出功率15 6μW(21 1μW/cm2)。     

军用MEMS技术研究的最新进展

本文讨论了美国陆军航空兵和导弹部队司令部（AMCOM）正在开发研究的微机电系统（MEMS）技术的最新进展。近年来，工业用低成本、低功率微型器件（从简单的温度计、压力传感器到内胎加速度计）目前技术的成熟水平已为开发研究军民两用MEMS器件奠定了坚实基础。AMCOM早期从事的MEMS技术开发着重于惯性MEMS传感器，但最近启动了一项新的陆军（联合）科学和技术目标（STO）研究项目，目的是研究开发具有中等角频率传感器分辨率且低成本的惯性组件，用于测量导弹姿态的偏航角和旋转滚动速率。这项举措极大地影响了美国国防先进研究计划署（DARPA）和其他政府部门，使其致力于研究开发坚固耐用的实验性惯性MEMS器件。在过去的2年中，AMCOM的MEMS研究范围不断地扩大，包括了用于导弹正常状况监测的环境MEMS传感器、射频MEMS器件、用于光束方向控制的光学MEMS器件以及用于光电子器件微型化的微光学“光具座”等多个项目。此外，MEMS封装和集成也成为人们关注的焦点。本文有选择地描述了这些领域中正在进行的研究项目，并给出某些军用MEMS传感器的技术要求。     

基于压电效应的MEMS振动式微能源器件

设计了一种硅基压电功能材料的四悬臂梁-中心质量块结构MEMS振动式微能源器件,可将环境振动能量有效转化为电能。采用溶胶-凝胶法制备硅基锆钛酸铅(PbZr0.53Ti0.47O3,PZT)压电功能薄膜,经干/湿法刻蚀和溅射沉积等MEMS工艺实现器件功能结构的制备。研制的器件整体结构尺寸为7 000μm×7 000μm×300μm,单个PZT压电单元面积为0.149 6 mm2。将悬臂梁上4个压电单元串联以实现输出最大化,测试结果表明,器件的谐振频率为300 Hz,适于低频振动环境;输出电压在一定范围内随加速度增加而增大;在加速度为10 g时压电单元单位面积输出电压达1.19 mV/mm2。     

Fabrication and performance of MEMS-based piezoelectric power generator for vibration energy harvesting

A MEMS-based energy harvesting device, micro piezoelectric power generator, is designed to convert ambient vibration energy to electrical power via piezoelectric effect. In this work, the generator structure of composite cantilever with nickel metal mass is devised. Micro-electronic-mechanical systems (MEMS) related techniques such as sol-gel, RIE dry etching, wet chemical etching, UV-LIGA are developed to fabricate the device and then its performance is measured on vibration testing setup. The investigation shows that the designed device is expected to resonantly operate in low-frequency environmental vibration through tailoring the structure dimension. Under the resonant operation with frequency of about 608 Hz, a first prototype of the generator result in about 0.89 V AC peak-peak voltage output to overcome germanium diode rectifier toward energy storage, and its power output is in microwatt level of 2.16 μW.     

A MEMS-based piezoelectric power generator array for vibration energy harvesting

Piezoelectric power generator made by microelectromechanical system (MEMS) technology can scavenge power from low-level ambient vibration sources. The developed MEMS power generators are featured with fixed/narrow operation frequency and power output in microwatt level, whereas, the frequency of ambient vibration is floating in some range, and power output is insufficient. In this paper, a power generator array based on thick-film piezoelectric cantilevers is investigated to improve frequency flexibility and power output. Piezoelectric cantilevers array has been designed and fabricated. The cantilevers array can be tuned to the frequency and expanded the excited frequency bandwidth in ambient low frequency vibration. Serial connection among cantilevers of the array is investigated. The prototype generator has a measured performance of 3.98 μW effective electrical power and 3.93 DC output voltage to resistance load. This device is promising to support networks of ultra-low-power, peer-to-peer, wireless nodes.     

利用PZT块材制备微型压电悬臂梁采能器的研究

采用压电陶瓷(PZT)片状块材设计并制作了一种可集成于微机电系统的压电悬臂梁能量采集器.介绍了元件的整体制备流程,包括湿法化学蚀刻、反应离子(RIE)干法蚀刻、UV-LIGA等流片技术.该文利用环氧树脂将PZT紧密粘结在基片上的方法步骤和工艺参数作了详细描述,最终获得了2000μm×750μm×500μm(长×底宽×尖...     

MEMS微继电器及其关键问题研究现状

通讯等应用领域微型化的需求和微机械加工技术的进步推动了基于微机电系统(MEMS)技术的微继电器的快速发展。介绍了国外MEMS微继电器的研究现状,分析了不同类型MEMS微继电器的特点,讨论了MEMS微继电器的基本结构特征和关键问题,并分析了MEMS微继电器的发展趋势和面临的挑战。     

Integrating a micro fuel cell on Si

A research group of the Institute for Microelectronics and Microsystems (IMM) of the National Council of Research (CNR) in Catania, Italy is working to integrate fuel cells and conventional electronic devices on the same silicon chip. By using innovative micromachining processes, based on advanced and smart material engineering, they succeeded in fabricating electrocatalytic porous membranes, with a wide and tunable surface, positioned above a micro-channel system. These processes only consist of surface micromachining, fully compatible with the standard ULSI silicon technology.This is a short news story only. Visit www.three-fives.com for the latest advanced semiconductor industry news.     

基于MEMS的光开关研发与产业化问题

针对MEMS光开关的相关技术问题，就国内外基于MEMS光开关的研发及其产业化概况以及我国与国外在该领域中存在的差距进行了阐述和分析。给出了加快我国基于MEMS光开关研发与产业化的几点建议。     

MEMS兼容丝网印刷PZT压电厚膜研究

对丝网印刷PZT压电厚膜制备工艺浆料配置、印刷技术、退火条件、上下电极的选择及极化方法等进行了研究，并采用扫描电子显微镜(SEM)及与之配套的能谱分析仪对制备的PZT样品的微观结构、成分进行了测试分析。结果表明，PZT压电厚膜的膜厚可达100μm，印制图形分辨率在500μm以上，在800℃经1h退火就可获得良好的微晶结构，且具有压电特性。     

Hydrocarbon?air fuel cell systems

The fuel cell is basically an energy-conversion device in which chemical energy is isothermally converted into dc electricity. Several types of fuel cell systems have been developed, including the hydrogen-oxygen system used in certain space missions, but many of them employ fuels that are expensive and not readily available. Considerable research and development work is being done on hydrocarbon-air systems, which use air and ``real-world' fuels. In the direct-oxidation cells, the hydrocarbon fuel is oxidized directly at the fuel electrode. Because of reaction problems at the electrode, these cells are still in their early stages of development. In the indirect-oxidation cells, now in the systems engineering development stage, the hydrocarbon fuel is converted into an impure hydrogen, which may then be purified to a certain degree and injected into the fuel cell modules. Initial applications will probably be in the military, because of the fuel flexibility and ease of maintenance inherent in these fuel cell systems.     

MEMS空间光调制器的研究现状与发展趋势

空间光调制器是自适应光学系统中用来实时校正波前畸变的关键器件,其发展水平能够反映整个自适应光学系统的水平。基于微电子机械系统(MEMS)技术的空间光调制器具有体积小、能耗低、驱动器单元密度高以及与集成电路工艺兼容性好等优点,而成为空间光调制器领域研究的热点。详细介绍了MEMS空间光调制器的研究现状和存在的主要问题,并分析了MEMS空间光调制器的未来发展趋势。