微电机 第二讲微机电系统与传统机械系统.ppt

文档介绍：微纳米机电系统第二讲微机电系统与传统机械系统
微机电系统与传统机械系统
上一讲对 MEMS 与 NEMS的基本概念、特性和尺度效应以及MEMS 与 NEMS的发展情况作了介绍。
尤其是介绍了由于尺寸微小化,产生了尺度效应等多种效应,各种特性发生了很大的变化。
微机电系统与传统机械系统
系统的组成和组成方式发生了很大的变化;
材料的选择发生了变化,材料的物理特性有很大的不同;
加工的方式基本不同;
设计随之也发生了很大的变化;
测试系统的组成与测试方式也相应发生了很大的变化。
微机电系统 MEMS 与宏观领域中传统机电系统有很大的不同。
微机电系统与传统机械系统
系统的组成和组成方式

材料的选择

加工的方式

设计内容和方法


微纳米系统的测试
系统的组成和组成方式
现代机械系统,也称为机电(一体化)系统,是在传统机械系统加上信息控制系统。
传统机械系统是一个组装系统。
由执行子系统、传动子系统和原动机组成;
由零件→部件→组件组装成为机械系统。
加工的基本单元是零件。
系统的组成和组成方式
由微传感器: 具有感知外界信息功能;
微执行器(微致动器): 具有执行指令的功能;
微处理器(微控制器): 具有信号处理和控制功能;
微动力源(微能源)
等微电子系统和微机械装置集成。
是一起加工而成的。
微机电系统是一个集成系统
系统的组成和组成方式
微机电系统由微型敏感元件接收外部信息,通过微处理器分析,转换成操作指令,控制微执行器完成工作。
所以,是一个具有能完成信息获取、信息处理、执行指令,产生动作等整套功能的系统。
材料的选择
微型机械: 结构材料、功能材料和智能材料
金属材料、非金属材料、高分子材料
及复合材料
传统机械: 以结构材料为主:
以金属材料为主
材料的选择
结构材料:是用于构造微结构基体,并具有一定机械强度的材料,如硅晶体;
智能材料:是智能化设计过程中,按某一特定要求选用的具有一定功能的材料,它模糊了结构与功能的明显界限,趋于结构功能化和功能多样化。例如形状记忆合金、电致伸缩材料、超磁致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料及储氢材料等材料。
功能材料:是具有特定功能的材料,如压电材料、光敏材料等;
材料的选择
例1. 电致伸缩材料和压电陶瓷
电致伸缩效应和压电效应:在压力作用下材料发生极化,而在两端表面间出现电势差的现象称为正压电效应。
相反,将其置于电场中,则会产生弹性变形,称为逆压电效应,即电致伸缩效应。
电致伸缩材料中,压电陶瓷最受关注。