集成三维力传感器的微夹持器设计与试验 

设计了一种集成三维力传感器微夹持器,通过压电陶瓷堆驱动和柔性铰链放大来实现夹持动作.微夹持器的弹性体为2个L型结构,对L型结构进行了优化设计和受力仿真分析,在2个L型结构的相应敏感部位分别粘贴3组应变片对空间三维力进行测量.通过试验验证了微夹持器的合理性和实用性.
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柔性结构微夹持器的分析及优化

针对压电陶瓷输出行程有限和微夹持器末端不易实现平行输出的问题,设计一种具有二级位移放大机构和位移导向机构的微夹持器.基于伪刚体模型推导微夹持器的放大倍率、输入刚度和固有频率的理论模型,并通过有限元分析验证理论模型的正确性.探讨各结构参数对放大倍率和固有频率的影响.基于统一目标函数法,以提高微夹持器的放大倍率和固有频率为...     

微硅粉固相反应制备莫来石粉体工艺

 以微硅粉和工业氧化铝为原料,在空气气氛下固相反应合成莫来石粉体。研究了煅烧温度和Al₂O₃/SiO₂的物质的量比对反应产物物相组成的影响,结果表明,当Al₂O₃ /SiO₂的物质的量比为3：2.5、煅烧温度为1450℃时,制备莫来石粉体质量分数达到最高,根据K值法计算其质量分数为95%。莫来石粉体平均粒径随球磨时间延长而逐渐减小,最终粉体平均粒径为0.58μm,比表面积为9.26m²/g,粒径分布由单峰分布演变为双峰分布,莫来石粉体颗粒形状不规则,以多边体状存在。     

超声电机驱动的微夹持器的机械漂移机理研究

针对直线超声电机驱动的微夹持器操作末端的机械漂移问题,从直线超声电机以及微夹持器整体结构出发,研究机械漂移的产生机理以及控制方法.首先通过建立电机的力学模型分析直线超声电机产生机械漂移的机理,重点讨论了电机定子左右两边弹性夹持结构在电机停止运行后发生的刚度衰减率不一致对机械漂移的影响;然后根据模型研制直梁型夹持直线超声...     

活性染料冷轧堆微悬浮体染色工艺研究

探讨预处理工艺中各因素对活性染料染色效果的影响,优化出最佳的预处理工艺配方.实验结果表明,与传统冷轧堆染色工艺相比,预处理后的棉织物采用微悬浮体染色工艺具有明显的增深效果,进而可节约染料,减少生产废水中的色度污染,降低污水处理负担,给工厂带来一定的社会和经济效益.     

采用DDSOG工艺加工Z轴微机械陀螺仪实验

从理论上分析了Z轴微机械陀螺仪结构的工作机理,比较了体硅薄片融解工艺和DDSOG工艺的优缺点.介绍了采用DDSOG工艺加工的Z轴微机械振动陀螺的特点,并与采用体硅薄片融解工艺加工的相同Z轴微机械振动陀螺进行了残余应力、品质因数及灵敏度等性能参数的比较,采用DDSOG工艺后陀螺的驱动品质因数是原来体硅薄片融解工艺的1.45倍,而检测品质因数是原来的0.11倍.最后,比较了采用2种不同工艺加工后Z轴微机械陀螺的实验结果,结果表明采用DDSOG工艺加工后陀螺的灵敏度比原来采用体硅薄片融解工艺加工的陀螺的灵敏度提高了近10倍.     

有限元法在谐振式硅微机械加速度计设计中的应用

谐振式硅微机械加速度计是新型高精度的微机电系统传感器，作者选用双端固定音叉作为谐振器，设计了一种硅微谐振式加速度计，设计中，使用了有限元分析软件进行了大量辅助分析，对传感器的工作情况进行了仿真。通过模拟和计算，预先估算出谐振器固有频率、应力分布情况以及传感器基本性能参数，这对传感器工艺流程设计及结构改进具有重要意义，有限元分析结果显示，传感器的灵敏度大约为2Hz/g。     

体硅阳极和薄膜微晶硅阳极聚合物顶发光白光器件

分别以p型体硅和p型薄膜微晶硅为阳极, 以掺入MEH-PPV的PFO为发光层, 以透明金属Sm/Au为阴极, 制作了顶发光白光器件。器件结构是: 硅阳极/PEDOT:PSS/MEH-PPV:PFO/Cs₂CO₃/Sm/Au。通过调节MEH-PPV在PFO中的质量百分比, 改进了白光器件的发射色度。当MEH-PPV的质量百分比为0.13%时, 发光在白光范围, CIE色坐标为(0.372, 0.391)。研究了器件发光效率对体硅阳极电阻率的影响, 当体硅阳极电阻率为0.079 Ω•cm时, 器件电流效率和功率效率都达到极大, 分别是0.191 cd/A和0.131 lm/W。以金属Ni诱导硅晶化的薄膜微晶硅为阳极, 通过调节Ni层厚度, 优化器件效率。当Ni层厚度为2 nm时, 薄膜硅阳极器件的电流效率和功率效率分别达到最大值: 0.371 cd/A和0.187 lm/W, 相对于最佳电阻率体硅阳极器件分别提高了94%和43%。     

基于体硅工艺的微反射镜的原理性实验

基于体硅工艺的微反射镜具有体积小、质量轻、驱动电压低、偏转角度大等优点,在激光敌我识别和光通信等领域都有着广泛的应用。该文设计了一种基于体硅工艺的微反射镜,其偏转角度可以通过驱动电压控制;对这种结构建立了理论模型,对吸合电压、吸合角度和固有频率进行了分析;简要介绍了这种微反射镜的加工工艺;并对微反射镜样机做了原理性实验研究。微反射镜镜面面积为1240μm×980μm,最大偏转角度约为2.6°,吸合电压约为27V,固有频率为750Hz左右。     

多微凸体粗糙面接触的有限元分析

研究一微凸体按近似余弦规律分布的粗糙面与一理想的半空间平面接触问题。运用有限元法分别对粗糙面与均质体、单覆层体及梯度履层体平面的接触问题进行了计算，并得到有关重要结论。     

基于光致形变材料的光驱动微夹钳

针对目前微夹钳存在的一些问题,提出了一种基于光致形变材料镧改性锆钛酸铅(PLZT)双晶片的光驱动微夹钳.首先对光微夹钳中的核心部件PLZT陶瓷的光致形变特性进行了研究,建立了PLZT陶瓷的新型光致伸缩模型;其次对PLZT双晶片式悬臂梁结构的驱动特性进行了分析;最后对柔性铰链放大结构进行了设计,并对其柔性铰链的承载能力进行了理论计算.计算结果表明,柔性铰链的承载能力满足使用要求,光微夹钳可实现远程光控而不受电磁干扰,可自主控制夹持与释放动作,其放大机构的放大倍数为24倍,且最大钳口距离可达3.880mm,基本满足大部分微型零件的操作需求,具有很好的通用性和适用性.     

基于可靠性的柔顺机构几何非线性拓扑优化设计的研究

给出了一种基于可靠性柔顺机构几何非线性拓扑优化设计的新方法。其目的是将可靠性分析集成到几何非线性拓扑优化中。首先,建立增量形式平衡方程,采用Total-Lagrange描述方法和Newton-Raphson载荷增量求解技术求解几何非线性的结构响应。其次,考虑几何尺寸及作用荷载大小的不确定性,建立柔顺机构多目标拓扑优化数学模型。目标函数以平均柔度最小和几何增益最大来满足机构的刚度和柔度需求。可靠度的概率约束采用一次可靠度方法计算。目标函数敏度分析采用伴随求解技术,拓扑优化采用SIMP材料插值方法,并用移动渐近方法进行迭代求解。最后以柔顺微夹钳的可靠性拓扑优化为例,说明本文所提方法的正确性和有效性,研究结果表明基于可靠性拓扑优化所得机构比确定性拓扑优化所得机构更合理。     

Research on the technology of femtosecond laser micromachining based on image edge tracing

Aiming at fabrication of complex microstructures and micro-patterns, a kind of femtosecond laser micromachining technology based on the BMP image edge tracing was proposed. We introduced the general principle of this technology and discussed the implementation of the machining paths extraction, optimization, tracing and the feedback of the machining procession in detail. On the basis of this technology, control software for femtosecond laser micromachining was developed. Furthermore, we have accomplished the fabrication of complicated two-dimensional (2D) micro-patterns on a copper thin film. The results indicate that this technology can be used for digital control micromachining of complex patterns or microstructures at micron and submicron scales by femtosecond laser.     

A field-emission pressure sensor of nano-crystalline silicon film

The prototype of a field-emission pressure sensor with a novel structure based on the quantum tunnel effect is designed and manufactured, where a cathode emitter array is fabricated on the same silicon plate as the sensible film. For an integrated structure, not only the alignment and vacuum bonding between the anode and cathode are easy to be realized, but also a fine sensibility is guaranteed. For example, the measured current density emitted from the effective area of the sensor can reach 53.5 A/m2 when the exterior electric field is 5.6 x 105 V/m. Furthermore, it is demonstrated by finite element method simulation that the reduction in sensor sensitivity caused by emitters on the sensible film is negligible. The difference between the maximum deflections of the sensible films with and without emitters under specified pressure is less than 0.4 %. Therefore, it can be concluded that the novel field-emission sensor structure is reasonable.     

非致冷IRFPA中硅微桥绝热结构的有限元数值模拟

介绍了硅微桥结构的传热物理模型及其理论计算方法,并利用MATLAB软件获得了数值模拟结果．分析表明,硅微桥结构一定的条件下,桥面所采用的热导材料和器件的封装方式对硅微桥结构绝热性能的影响是设计考虑的的重点．     

植入式硅神经微电极的发展

 神经科学和神经工程研究需要研究大脑神经元的电活动情况,以了解大脑产生、传输和处理信息的机制。植入式神经微电极作为一种传感器件,是时间分辨率最高的神经电活动传感手段之一。介绍了国内外几种主要的植入式硅基神经微电极的结构特点、制备方法和性能特点。分析表明,未来通过不断结构优化和改性修饰,特别是在高通量的神经记录方面,通过与同样基于硅材料的电路的集成,硅神经微电极能够进一步提高生物相容性,解决大规模的电极通道体内外传输与连接问题,实现对神经元的在体大规模长时间记录。     

物理气相传输(PVT)法生长碳化硅的晶体形态热应力分析

利用有限元方法对物理气相传输(PVT)法生长碳化硅晶体过程中出现的3种典型生长形态进行了热应力分析.结果表明:在3种晶体生长形态中,热应力最大值都出现在晶体与石墨坩埚盖接触区域;平面型生长形态中温度场及相应的热应变场和等效应力场分布均比较均匀;凸面型和凹面型生长形态的温度场及相应的热应变场和等效应力场分布均变化较大,而且在凸面型的中间区域和凹面型的边缘区域也存在较大的应力值.因此,为提高晶体质量,提出在石墨坩埚盖上沉积或反应生成碳化硅过渡层来减小热应力的改良方法,同时调整碳化硅晶体生长系统,尽量保证碳化硅晶体的平面型生长形态.     

非单晶硅基薄膜光致发光特性的研究

非单晶硅氢基薄膜材料，经高温退火及高温氧化可制备纳米尺寸的晶粒，室温下发出可见光。发光强度强烈依赖于晶粒大小和结晶体在网络中的体积比。发光来源于量子尺寸效应和表面发光中心。     

基于八叉树网格的直流电阻率法有限元数值模拟

在VC环境下,使用C语言,实现了基于八叉树网格的三维直流电阻率法有限元数值模拟程序。三个典型模型的算例被用来证明八叉树网格方案适合于复杂地电模型的数值模拟：数值模拟了球体模型,随着网格对球面边界的不断逼近,数值模拟的精度也逐步提高;计算了覆盖层下倾斜板状高阻体模型,在偶极-偶极视电阻率断面上,能清晰地看见高阻体模型的形态、埋深;仿真了联合剖面法测量三维地形下埋藏低阻椭球体的情况,由于地形的影响,在视电阻率曲线上不能发现低阻异常的存在,利用比较法进行地形改正后,低阻异常得到凸显。     

无取向硅钢热连轧工作辊热磨辊

为了解决正常生产结构条件下,无取向硅钢热连轧工作辊磨削辊形受热辊形影响难以获得工艺制度期望的初始辊形问题,结合无取向硅钢热轧生产过程,采用二维有限差分法建立了工作辊轧制过程中的工作辊温度场计算数学模型,使用有限元软件ANSYS建立了工作辊下机后空冷和喷淋冷却混和工艺条件下温度场模型,开展了无取向硅钢热轧工作辊一个完整使用周期内的温度场和热辊形仿真研究,提出了无取向硅钢工作辊热磨辊数学模型和热磨辊工艺制度,并投入生产应用.相同生产工艺条件下,1700热连轧机无取向硅钢轧制应用热磨模型和热磨工艺制度后,产品的凸度和楔形双达标率由67.39%提高到74.57%的明显生产实绩.