超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器仿真与优化

为了设计高性能的超微仿生扑翼飞行器压电双晶驱动器,提出了结合正交试验与压电场、应力场等多物理场直接耦合有限元法,对微驱动器的结构、几何参数进行优化.根据正交试验表设计有限元仿真分析试验,对试验结果进行极差分析,得到各影响因素对驱动器弯曲角度指标影响的主次顺序,并获得了提高压电双晶片驱动器性能的最优化方案.仿真结果表明,多物理场优化方法大幅度提高了扑动角度,满足超微扑翼飞行器的设计要求.     

仿生蝙蝠扑翼飞行器设计及气动特性分析

研究仿生蝙蝠扑翼飞行器扑翼过程中的气动特性,分析蝙蝠扑翼飞行周期的扑动流程为展开—下扑—收缩—抬升,将飞行器翅翼主要分为驱动机构及折叠机构.运用UG软件进行三维建模后建立数学模型,并利用ADAMS软件仿真验证,分析得到扑翼飞行器运动参数.采用ADAMS-XFlow联合仿真,考察不同翼型、来流速度和扑动频率对气动特性的影响.仿真结果表明,本文设计的扑翼飞行器半椭圆翼飞行参数优于矩形翼;3 m/s的飞行速度为最佳飞行速度;扑动频率应控制在2 Hz.仿真结果能够为扑翼飞行器结构设计选型、飞行环境及飞行参数设定等提供理论参考.     

基于XFlow的仿生扑翼飞行器机翼气动特性分析

通过空间曲柄摇杆结构产生的急回特性来实现仿生飞行器扑翼运动.为了探究仿生扑翼飞行器的气动特性的影响因素,采用玻尔兹曼模型的粒子跟踪方法模拟扑动过程中气动特性,基于计算流体力学仿真软件XFlow对不同翼型、翼展、翼平面形状进行仿真分析并探究对升力和推力的影响.结果表明:翼型弯度和翼展的增大能够增加扑翼飞行器的升力系数,推...     

微型扑翼飞行器气动机理风洞试验研究

为了对微型扑翼飞行器的气动机理进行研究,利用西北工业大学微型飞行器专用风洞进行了一系列吹风试验。试验中研究了迎角、扑动频率、风速对微型扑翼飞行器气动特性的影响。通过试验得到了关于微型扑翼飞行器气动特性的基本规律,为进一步研究微型扑翼飞行器的气动机理打下了基础,同时也可以为微型扑翼飞行器总体设计提供参考。     

微型扑翼飞行器虚拟设计与飞行仿真系统开发

介绍微型扑翼飞行器虚拟设计与仿真系统的总体结构和各功能模块的实现.根据拟合的仿生公式进行微扑翼飞行器的仿生学初步设计,进而建立了飞行器的三维结构模型,并根据飞行器的结构与扑翼运动规律进行了运动仿真.由飞行器的几种典型任务确定飞行模式,在建立飞行器动力学模型的基础上进行飞行姿态控制.采用随机分形技术生成具有真实感的地形,由此讨论了飞行器虚拟飞行过程中的静态与动态模拟方法.     

仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的性能参数分析

针对仿昆扑翼微飞行器中压电驱动器的使用要求,采用复合材料的层合板理论和将能量法与实验法相结合的方法,推导了压电驱动器的静态位移、阻力、等效质量、刚度和阻尼系数的计算公式,得到压电驱动器的二阶集总参数模型.驱动器位移测试结果表明,利用推导公式计算所得位移的理论值比实测值小.同时,利用传递函数绘制的伯德图所得压电驱动器共振频率为2.540kHz,与理论公式计算结果的误差仅为0.5%,从而验证了所建立计算模型的正确性.     

基于虚拟仪器的扑翼实验测控系统

针对扑翼实验测试的特殊要求,在原有微型飞行器风洞的基础上进行改造,设计构建了基于虚拟仪器的扑翼实验测量系统.该系统使用了高灵敏度的六分量天平,根据扑翼的特性引入了角度传感器,使力的变化与扑动角度相对应;充分利用了Labview图形化开发平台的优势,将控制与测量过程智能化.利用此系统可以对扑翼的多项性能进行测试.     

两段式三自由度仿鸟扑翼飞行器机构设计与仿真分析

针对现有仿鸟扑翼飞行器结构复杂、负载效率低等问题,本文通过将平行四连杆机构和齿轮齿条运动机构相结合,设计了一种新型仿鸟扑翼飞行器扑动机构,可以仅用一个驱动实现扑翼的扑动、折叠和扭转三个自由度的运动.首先,对所提出的新型扑翼机构进行理论分析,得出了扑动角、折叠角和扭转角与驱动角和杆长之间的关系式,并对机构杆长参数进行优化...     

基于空间曲柄摆杆机构的扑翼飞行器驱动机构设计与分析

为了提高扑翼飞行器的飞行性能，借鉴生物的飞行运动特征，设计了一种基于空间摆杆机构的新型多自由度扑翼机构.通过运动学分析建立了扑翼飞行器驱动机构的运动学模型，利用Matlab对驱动机构运动学方程进行求解分析.结果表明：所设计的驱动机构通过单自由度驱动，就能够完成扑动、扭转耦合运动，其中上扑动幅度为64.098°，下扑动幅度为-64.098°，扭转角度为69.422°~99.327°，并且能够输出与生物飞行时翅翼相同的“8”字型轨迹，具有良好的气动性能.     

柔性膜微型扑翼飞行器气动力的数值研究

采用数值法计算了膜扑翼飞行器的气动力,并与实验结果进行了对比.将惯性力和刚性扑翼产生的气动力作为原始载荷,采用有限元法计算了膜扑翼的变形,分析了此变形引起的气动力的变化.与实验结果的对照表明,该计算结果有较好的可靠性.与刚性扑翼相比,膜扑翼对升力的影响不大,但是大大地增大了推力的正峰值,使得推力有较大的增加,从而改善了扑翼飞行器的气动性能.     

一种新的低成本微电子机械系统微针加工方法

提出了一种新的空心微针阵列加工方法，利用三次同步辐射曝光和显影过程来加工微针．通过无掩膜曝光实现显影腐蚀的侧向扩展，从而获得微针的尖部形状；为克服因同步辐射光源的光束为近似椭圆高斯分布所造成的微针呈椭圆形及微针在各个方向上的强度不均匀问题，采用正交两次曝光方法来补偿同步辐射光源的光束分布不均匀性．这种方法工艺过程非常简单，并且无需任何特殊装置．文中所有实验是在日本立命馆大学的超导压缩存储环同步辐射光源AURORA的第13条线上完成的．实验结果表明，利用这种新方法可以非常方便地加工出高质量的空心微针，实现微针阵列的低成本、批量化制造．     

基于特殊X射线光刻技术的空心微针制备技术

介绍了2种基于特殊X射线光刻技术的空心微针制备方法.一种为基于2次不同X射线光刻技术的制备方法,即第1次为通常意义的带掩膜板光刻,第2次为无掩膜板光刻;另一种为基于2次移动掩膜板光刻加1次通常意义的带掩膜板光刻技术的制备空心微针方法.结果表明:在面积为5mm×5mm的聚合物基板上制备了25根空心微针阵列.     

应用于成像系统的高矢高透镜阵列制备

在移动掩模光刻技术的基础上,本文提出一种可用于成像系统的高矢高透镜阵列制备的二次光刻方法。二次光刻分别用于减小抗蚀剂表面粗糙度和借助移动掩模光刻制备高矢高透镜阵列。通过这种方法,我们成功制备了矢高254 mm的透镜阵列。透镜矢高约为传统移动掩模光刻技术制备透镜阵列矢高的二倍。进而,制备的透镜阵列被用于集成成像系统,获得了高质量的三维图像。这一结果很好的证明了该种二次光刻方法可用于成像系统高矢高透镜阵列的制备,具有较好的应用前景。     

Nanotechnology: fundamental research to product development

The concept of an integrated "lab on a chip" has long been a goal for the micro-electro-mechanical-systems(MEMS) community.This would entail the integration of not only the sampling and analysis of various functions,but also the ability to transmit this information off the chip to a central repository.This paper describes the initial steps in the fabrication of a "lab on a chip" which would continually analyze blood sampled via microneedles using techniques such as nano plasmonics,specifically,concentrations of glucose.The analysis could then be transmitted off the chip using digital signal processing.This paper describes the analysis and optimization of the microneedle shape and size and the fabrication of the resulting needles in silicon using deep reactive ion etching(DRIE).The paper also describes the opportunities for fabrication of such needles in alternative materials and describes the issues that still have to be overcome before such an integrated device is realized.     

微系统制造中的3维微成形技术

该文提出了微系统的定义，指出了它区别于宏系统、微电子系统的特点及这些特点对微成形技术的影响。分析了作为现阶段微系统主流制造技术的微电子IC工艺的优缺点；评述了UGA、DRIE、微浮雕、RPM4种3维微成形法；指出了如何将其组合以适应微光学系统、微流体系统、微机构等商品化的配套需要；提出了微系统中值得研究的若干课题群。     

倾斜旋转紫外曝光在微针制备上的应用

采用倾斜旋转光刻的方法开展圆锥形异平面微针制备技术研究.通过改进实验室现有设备,以SU8光刻胶结构为模具,通过聚合物材料间的图形转移制备了PDMS异平面圆锥形实心微针的倾角为67°、高度为353μm的微针阵列.该方法具有低成本多材料适用的制备优势.     

微机电系统科学与技术发展趋势

阐明了微机电系统（ＭＥＭＳ）的学科内涵与应用范畴,着重介绍了国外ＭＥＭＳ的研究情况,研究表明微尺度下一些物理现象与宏观世界的存在差别;论述了ＬＩＧＡ加工、刻蚀技术等微制造技术。总结了国内的研究工作,给出了我国在基础理论、材料、工艺、元器件、测试及微系统等方面的研制情况,并提出发展我国微电机电系统的几点建议。     

Research on Nanofabrication Technology of Micro-/Nano-Stereo Rapid Prototyping of PCVD

At present, the most common micro/nano-scale fabri ca tion processes include the plane silicon process based on IC technology, stereo silicon process, LIGA, quasi-LIGA based on near ultra violet deep lithography, MEMS, energy beam etching and micro/nano-machining, etc. A common problem for t hese processes is the difficulty to fabricate arbitrary form for 3-dimensional micro/nano-parts, devices or mechanisms. To develop advanced MEMS manufacturin g technology, and to achieve fabrication of true 3-dimen...     

Complex microstructure fabrication by integrating silicon anisotropic etching and UV-LIGA technology

A fabrication method which integrates silicon anisotropic etching micromachining with UV-LIGA technology to make complex microstructures is presented.This proposod combined process enables the fabrication of high-aspect-ratio and three-dimensional(3D)microstmctures,which cannot be fabricated by silicon bulk micromachining or UV-LIGA alone.To demonstrate this combined method.the 100μm thick SU-8 micro gears were fabricated on the silicon convex square structure.which is 100μm×100μm×80μm in dimension.In the subsequent micro hot embossing process,a novel type of plastics polyethylene terephtalate glycol(PETG)Was tried for use.Through optimizing process parameters,PETG shows the potential of being used as plastic replica in micro-electro-mechanical system(MEMS).This fabrication technology provides a new option for the increasing need of functionality,quality and economy of MEMS.     

聚合物微球粒子的自组装制备

采用溶剂置换自组装方法使用聚苯乙烯和聚苯乙烯-嵌段-异戊二烯制备了两种表面结构不同的聚合物微球粒子.SEM和TEM结果表明,采用聚苯乙烯为原料得到了表面光滑的微球,采用嵌段共聚物得到了表面具有波纹结构的微球,表明这种自组装过程是一种高度有秩序的单层分子排列过程.