微機電系統(tǒng)與微細加工技術(shù)

前言

　　國防科技工業(yè)是國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國防現(xiàn)代化的重要工業(yè)和技術(shù)基礎(chǔ)，也是國民經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要推動力量。半個多世紀(jì)以來，在黨中央、國務(wù)院的正確領(lǐng)導(dǎo)和親切關(guān)懷下，國防科技工業(yè)廣大干部職工在知識的傳承、科技的攀登與時代的洗禮中，取得了舉世矚目的輝煌成就。研制、生產(chǎn)了大量武器裝備，滿足了我軍由單一陸軍，發(fā)展成為包括空軍、海軍、第二炮兵和其他技術(shù)兵種在內(nèi)的合成軍隊的需要，特別是在尖端技術(shù)方面，成功地掌握了原子彈、氫彈、洲際導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星和核潛艇技術(shù)，使我軍擁有了一批克敵制勝的高技術(shù)武器裝備，使我國成為世界上少數(shù)幾個獨立掌握核技術(shù)和外層空間技術(shù)的國家之一。國防科技工業(yè)沿著獨立自主、自力更生的發(fā)展道路，建立了專業(yè)門類基本齊全，科研、試驗、生產(chǎn)手段基本配套的國防科技工業(yè)體系，奠定了進行國防現(xiàn)代化建設(shè)最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)；掌握了大量新技術(shù)、新工藝，研制了許多新設(shè)備、新材料，以“兩彈一星”、“神舟”號載人航天器為代表的國防尖端技術(shù)，大大提高了國家的科技水平和競爭力，使中國在世界高科技領(lǐng)域占有了一席之地。十一屆三中全會以來，伴隨著改革開放的偉大實踐，國防科技工業(yè)適時地實行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，大量軍工技術(shù)轉(zhuǎn)向民用，為發(fā)展國民經(jīng)濟作出了重要貢獻?！　揽萍脊I(yè)是知識密集型產(chǎn)業(yè)，國防科技工業(yè)發(fā)展中的一切問題歸根到底都是人才問題。50多年來，國防科技工業(yè)培養(yǎng)和造就了一支以“兩彈一星”元勛為代表的優(yōu)秀的科技人才隊伍，他們具有強烈的愛國主義思想和艱苦奮斗、無私奉獻的精神，勇挑重擔(dān)，敢于攻關(guān)，為攀登國防科技高峰進行了創(chuàng)造性勞動，成為推動我國科技進步的重要力量。面向新世紀(jì)的機遇與挑戰(zhàn)，高等院校在培養(yǎng)國防科技人才，生產(chǎn)和傳播國防科技新知識、新思想，攻克國防基礎(chǔ)科研和高技術(shù)研究難題當(dāng)中，具有不可替代的作用。國防科工委高度重視，積極探索，銳意改革，大力推進國防科技教育特別是高等教育事業(yè)的發(fā)展。

內(nèi)容概要

　　《國防科工委“十五”規(guī)劃教材：微機電系統(tǒng)與微細加工技術(shù)》共分五章，包括微機電系統(tǒng)和微細加工技術(shù)的發(fā)展趨勢，對微機電系統(tǒng)原理和設(shè)計、微細加工技術(shù)、相關(guān)的檢測技術(shù)以及微機電系統(tǒng)的應(yīng)用等內(nèi)容進行了介紹和討論?！段C電系統(tǒng)與微細加工技術(shù)》可作為機械工程類或其他工程類本科生、研究生課程的教材，也可以作為其他有關(guān)技術(shù)人員了解微機電系統(tǒng)與微制造技術(shù)的參考書籍。

書籍目錄

1 緒論1.1 微機電系統(tǒng)與微型化1.2 微型化韻基礎(chǔ)——微細制造2 微機電系統(tǒng)組成原理及設(shè)計2.1 微機電系統(tǒng)的組成和工作原理2.2 微尺度理論基礎(chǔ)2.3 計算機輔助設(shè)計習(xí)題3 微細加工技術(shù)3.1 硅微細加工3.2 UGA技術(shù)3.3 微細電火花加工3.4 微細電鑄3.5 微細電解加工3.6 微細高能柬流加工習(xí)題4 微機電系統(tǒng)的檢測4.1 MEMS器件的幾何量測量4.2 力學(xué)性能測試習(xí)題5 微機電系統(tǒng)的應(yīng)用5.1 微機電系統(tǒng)的軍事應(yīng)用5.2 微機電系統(tǒng)在民用工業(yè)中的應(yīng)用習(xí)題參考文獻

章節(jié)摘錄

　　2.1.2.1力學(xué)執(zhí)行器　　力學(xué)執(zhí)行器可將電能或其他能量轉(zhuǎn)化為機械能，理想的執(zhí)行器應(yīng)該使用極少的能量，即可具有很高的機械效率以及很高的能量——質(zhì)量比等?！　?.靜電驅(qū)動執(zhí)行器　　靜電驅(qū)動的原理基于兩個帶異性電荷的電極之間存在吸引力。常用的靜電執(zhí)行器有靜電懸臂執(zhí)行器、靜電扭轉(zhuǎn)執(zhí)行器、靜電梳狀執(zhí)行器、靜電旋轉(zhuǎn)電機、靜電直線電機、靜電微夾具以及靜電繼電器等。　　靜電電機是最典型的靜電微執(zhí)行器，其運行原理有兩種：一種利用介電弛豫原理，另一種利用電容可變原理。　　利用介電弛豫原理的靜電電機，一般被稱為靜電感應(yīng)電機或異步介電感應(yīng)電機。其動作原理如下：如果將介電轉(zhuǎn)子置于旋轉(zhuǎn)電場中，就會在轉(zhuǎn)子表面感應(yīng)出電荷，由于介電弛豫，感應(yīng)電荷滯后于旋轉(zhuǎn)電場，因此與旋轉(zhuǎn)電場之間的偏移就能產(chǎn)生一個作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩。如果轉(zhuǎn)子由多種介質(zhì)構(gòu)成，那么不同的介電弛豫過程將被疊加，在不同的頻率下起作用。由于電機運行時，轉(zhuǎn)子的角速度小于旋轉(zhuǎn)電場的角速度，因此這種電機被稱為“異步”電機，電機的轉(zhuǎn)矩與效率都取決于轉(zhuǎn)子角速度與旋轉(zhuǎn)電場角速度的比?！　±秒娙菘勺冊淼撵o電電機，是指利用帶電極板之間基于靜電能量變化趨勢產(chǎn)生機械位移，作用力使兩個電極趨于互相接近并達到一個能量最小的穩(wěn)定位置。電機的定子為靜止電極，轉(zhuǎn)子為移動電極，通過限制轉(zhuǎn)子向定子方向移動的自由度，就可使轉(zhuǎn)子獲得單一方向的位移。電容可變型靜電電機的結(jié)構(gòu)簡單，由性能良好的絕緣體和導(dǎo)電體構(gòu)成，它的激勵只需要簡單的開環(huán)電壓脈沖就足夠了。但它也有不足。第一，為了能夠運行，必須保證定轉(zhuǎn)子間的電容可變，因此頂驅(qū)式和側(cè)驅(qū)式電動機的轉(zhuǎn)子必須是凸極結(jié)構(gòu)，制作這樣的結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜的工藝。第二，為了獲得較大的電容變化以提高驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，需要減小定轉(zhuǎn)子之間的間隙，這又增加了加工難度。第三，電容可變型靜電電機是同步式電機，即使是最小的運行也需要轉(zhuǎn)子位置的反饋，這是一個很大的缺點。最后，轉(zhuǎn)子易受到橫向電場力作用，很容易由摩擦導(dǎo)致軸承磨損。　　與電容可變型靜電電機相比，感應(yīng)型靜電電機有自身優(yōu)勢。第一，感應(yīng)電機靠介電弛豫來建立轉(zhuǎn)子上的電荷分布，而不是靠轉(zhuǎn)子的凸極結(jié)構(gòu)，所以感應(yīng)電機轉(zhuǎn)子可以是光滑均勻的，甚至可以是液體。從制造工藝上講，感應(yīng)電機比電容可變電機有較大優(yōu)勢。第二，感應(yīng)電機是異步運行的，可以不需要轉(zhuǎn)子位置的反饋就可以獲得較好的運行性能。第三，在某種特定運行狀態(tài)下，可以改善軸承摩擦和磨損的特性。但是，由于介電感應(yīng)電機材料的電性能對電機的運行有很大影響，因此對材料導(dǎo)電性能的控制就成為感應(yīng)電機設(shè)計和制作上的難點?！　　?/pre>








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