以激光烧蚀为动力的微型推进器

发展一种新式微型喷射器,供微型卫星定向用.用多模二极管激光器产生的激光烧蚀形成推力.靶是特制的透明膜带条,激光透过透明膜,被吸收膜吸收,产生推力. 比冲达到1000s,这个值大于化学方法可达到的值,同时激光动量耦合系数达6dyne/W(6伊10-5N/W)量级. 原型机推力达到100dyne(10-3N).讨论了靶相互作用物理尧材料科学,包括制造靶和用原型机作一些测量.     

新型光敏聚酰亚胺微型阀

微型阀是微流体测量系统的重要组成部分，本文提出了种微型光敏聚酰亚胺被动阀，分析了该材料性能，叙述了微型阀的特点、结构设计和工艺流程，并讨论了加工过程中的一些关键技术。     

微型泵的驱动技术

本文通过对近几年来各类微型泵研究的比较,从微型泵设计的关键技术－驱动方式的角度进行考虑,着重以压电致动泵,热气致动泵,电磁致动泵和记忆合金振膜泵等微型泵进行讨论。     

基于MEMS技术的微型气相色谱柱的研制

描述了一种采用MEMS技术加工的微型气相色谱柱，这种色谱柱采用深刻蚀技术加工出色谱通道，再与Pyrex7740玻璃进行键合密封。色谱柱全长6m，色谱通道截面为矩形（宽100μm，深100μm），针对苯和甲苯的混合气进行了分离试验，理论塔板数达到了4800，分离时间为185s。     

基于MEMS技术的微型气相色谱柱的研制

描述了一种采用MEMS技术加工的微型气相色谱柱,这种色谱柱采用深刻蚀技术加工出色谱通道,再与Pyrex 7740玻璃进行键合密封.色谱柱全长6 m,色谱通道截面为矩形(宽100 μm,深100 μm),针对苯和甲苯的混合气进行了分离试验,理论塔板数达到了4800,分离时间为185 s.     

基于MEMS技术的微型气相色谱柱的研制

描述了一种采用MEMS技术加工的微型气相色谱柱,这种色谱柱采用深刻蚀技术加工出色谱通道,再与Pyrex7740玻璃进行键合密封。色谱柱全长6m,色谱通道截面为矩形(宽100μm,深100μm),针对苯和甲苯的混合气进行了分离试验,理论塔板数达到了4800,分离时间为185s。     

小型卫星用的微型激光等离子体推进器

以高亮度半导体激光器或玻璃光纤激光器作能源的微型激光等离子体推进器(μLPT)是高效、长寿命、低推力脉冲火箭发动机。它使用简单的低电压半导体开关驱动激光器,截止态电功率为零。首次给出微型激光等离子体推进器实验演示;单推力幅度复盖5个数量级,从40mdyn-S(<1nN-S,1dyn-S=10~(-5)N-S)到2dyn-S。比推力高达1800s,耦合效率达25dyn-S/J。研究了几种靶材料。初始应用是供微卫星和纳卫星的定位和寿命结束时再入。现在开发的原型发动机预期寿命输出约5×10~7dyn-S(500N-S),足够再入5kg低地球轨道(LEO)卫星。     

微型光扫描器研究

设计了由正负微透镜阵列和压电陶瓷驱动器组成的微型光扫描器,它工作于中、短波红外光及可见光等波段,微透镜阵列规模为256×256元、单元直径为50μm,扫描视场角约为6.6°,扫描频率可达200Hz,体积小到几个立方厘米.实验测试表明微扫描器的设计参数与实验测量结果基本相符.     

微小型化学能推进器的研究

化学能推进系统功耗低、结构简单紧凑,适于微小型化。本文介绍了两种微小型化学能推进器的结构设计、制造工艺、仿真和实验结果。(1)微小型固体推进器阵列,由点火电路、工质贮腔和喷口阵列等部件构成,根据理论分析,对结构尺寸进行了优化,改变单元尺寸,可以得到0．5～30mN不同推力级别,比冲(Isp)大于300s;(2)同相催化的单组元液体推进器,其关键部件是微小型推力室,包括催化反应腔和喷管等结构,试验样机的冲量输出分辨率优于80μNs。     

单轴晶体材料的Casimir效应调控研究

Casimir效应最初表现为理想导体平板之间存在的真空作用力,近年来在微机械和纳米机械领域中具有重要影响和作用.考虑单轴晶体平行材料板的光轴几种不同取向,通过电磁场应力张量方法计算了单轴晶体平板间的Casimir作用力,其中平板间为真空区域.仿真结果表明,Casimir作用力在短距下受到较强抑制,而随着板间距的增大抑制逐渐放缓,直至可以恢复到约为理想导体板间力的1/10,同时Casimir力也随各晶体参数发生变化,进而可由此调控Casimir效应.     

用于悬浮纳米结构制作的氢氟酸气相刻蚀研究

针对纳米悬浮结构的制作,对不同温度和不同气相条件下的氢氟酸(HF)气相刻蚀进行了研究.利用自制的研究装置,使用HF/水混合气体和HF/乙醇混合气体分别进行了HF对PECVD SiO_2的气相刻蚀实验,同时测量了不同衬底温度下刻蚀速率的变化.研究结果表明,在常温常压下,HF/乙醇混合气体气相刻蚀速率约为7.6 nm/s,而HF/水混合气体气相刻蚀速率约为11.5 nm/s.在衬底温度分别为35,40和50℃时,HF/水混合气体的气相刻蚀速率分别为10.25,7.95和5.18 nm/s.利用HF气相腐蚀进行SiO_2牺牲层释放,得到了悬浮的纳米梁结构,梁与衬底的间距为400 nm.     

单轴晶体材料的Casimir效应调控研究

Casimir效应最初表现为理想导体平板之间存在的真空作用力,近年来在微机械和纳米机械领域中具有重要影响和作用。考虑单轴晶体平行材料板的光轴几种不同取向,通过电磁场应力张量方法计算了单轴晶体平板间的Casimir作用力,其中平板间为真空区域。仿真结果表明,Casimir作用力在短距下受到较强抑制,而随着板间距的增大抑制逐渐放缓,直至可以恢复到约为理想导体板间力的1/10,同时Casimir力也随各晶体参数发生变化,进而可由此调控Casimir效应。     

芯片级集成微系统发展现状研究

概要介绍了芯片级集成微系统的内涵和近期发展态势，分析了它的技术特点，对相关的新技术、新结构和新器件的技术问题作了初步的分析与探讨，为发展新一代微小型电子武器系统提供一部分技术信息。     

振动驱动微能源技术研究进展

首先介绍了微能源的几种类型,比较了不同类型微能源的优缺点。振动式微能源具有体积小、重量轻、能量密度高、寿命长、无污染和对环境适应性强等优点,详细描述了静电转换型、电磁转换型和压电转换型三种振动驱动微能源技术的原理和特点。系统综述了三种振动驱动微能源技术的国内外研究现状,包括微能源的结构和采集、存储电路。分析了其存在的技术和应用瓶颈问题,例如微能源使用的材料和结构不完善、转换效率较低、微加工和微装配技术不成熟、难以应用于实际环境、振动环境对其寿命的影响等问题,并且展望了微能源未来的发展趋势。     

基于MEMS的放射性同位素电池的设计与实现

介绍了放射性同位素63Ni同位素微电池(radioisotope micro battery)的工作原理、结构和性能指标,建立了电池电流的计算公式。针对传统同位素微电池的倒三角直槽型或倒金字塔型能量转换结构表面积较小的缺陷,设计了一种垂直侧壁方孔阵列型的能量转换结构,增大了其表面积,得到最佳结深范围2μm~3μm,最佳掺杂浓度NA=1020/cm3,ND=1017/cm3。在此基础上加工出63Ni同位素微电池,并对其进行测试性能,得到开路电压Voc=127 mV,电流密度JSC=4 nA/mm2,功率密度Pm=0.41 nW/mm2,与设计结果相符。     

基于MEMS的无阀泵的数值仿真与参数设计

扩张管和收缩管的流量和效率是无阀泵工作性能的决定因素,运用有限元分析软件Ansys/Flotran,对扩张管和收缩管的结构对流量和效率的影响进行了数值分析,计算结果表明,入口修圆的扩张管和收缩管的流动特性优于常规结构的扩张管和收缩管,随着最小宽度的增加,流量逐渐增大,但效率存在一个最大值点。较小的压差下大一些的扩张角有利于流量和效率的提高,随着压差的增大,就要选择小一些的扩张角,以避免扩张管中发生边界分离现象。较大的深度有利于提高流量和效率,而长度对流量、效率的影响不大。     

基于MEMS的条栅状微过滤器的设计与制作

为了满足微型全分析系统对样品分离的集成度要求,提出了一种新型的微分离技术。利用MEMS技术设计制作了一种条栅状的硅微结构的过滤器,线宽14μm,周期40μm。介绍了其制作工艺,并用碳化硒微粒做了过滤实验以验证其过滤效率。结果表明,这种硅微过滤器能有效去除悬液中直径在14μm以上的微粒,且生物兼容性好,结构简单,易于实现片内集成。     

基于MEMS的双功能温控芯片的设计与制作

为满足微全分析系统集成化的发展要求,设计制造了一种微型温控芯片。该芯片以硅为基底,采用MEMS工艺集成了加热和温度传感双重功能。介绍了芯片的制作工艺,并对加热器和温度传感器的性能进行测试和分析,结果表明,该芯片加热响应迅速,温度传感器灵敏度高、线性度好。而且这种温控芯片体积小、结构简单,易于集成。     

基于ZnO/Si结构的声表面波器件设计研究

微机电系统(MEMS)工艺已被广泛用于制造各种硅基薄膜器件.声表面波(SAW)器件是性能优良的MEMS器件.该文利用多物理耦合场软件COMSOL Multiphysics仿真了氧化锌/硅(ZnO/Si)结构SAW谐振器,并得到其S11参数.对应于仿真,该文制造了该种结构的SAW器件.实验所用的ZnO通过射频磁控溅射制备,所制备的ZnO具有良好的(002)取向.实验测得的ZnO/Si结构SAW器件的中心频率为111.6 MHz,与仿真结构接近.