【摘 要】
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本文介绍了所研制的微机械零件、微型单向阀、微型致动器及微型泵等多种微型机械器件。微机械零件包括微涡轮、微弹簧、微传动齿轮和微凸轮传动机构等，并且实现了微传动齿轮和
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本文介绍了所研制的微机械零件、微型单向阀、微型致动器及微型泵等多种微型机械器件。微机械零件包括微涡轮、微弹簧、微传动齿轮和微凸轮传动机构等，并且实现了微传动齿轮和微凸轮机构的啮合传动。微型致动器采用热驱动方式，可以实现薄膜元件微位移运动控制。微型阀具有良好的单向性能，能够满足流体流向控制的需要。利用微结构机械物理性能测量设备对单晶硅薄膜构件的弹性模量、残余应力和疲劳特性等进行了测试分析。
采用硅微细加工技术制造出硅微热致动泵，该泵采用二片对称结构设计，驱动方式采用双金属热致动，并实现了双面驱动控制。泵腔核心尺寸约为3mm×3mm×0.7mm，单向阀出口尺寸为100μm×100μm。在幅值为16V、频率为0.9Hz的方波信号驱动下，泵的最大输出流量约为43μl/min，最大背压约为70mmH2O，性能指标达到国际先进水平。
结合上述微型器件的研制，本文对硅微细加工技术的关键工艺—牺牲层腐蚀工艺和体硅异向腐蚀工艺进行了较为深入的研究。研制出牺牲层腐蚀工艺实时监测系统和体硅异向腐蚀设备，对单晶硅主要晶面腐蚀速率进行了实验测试，并开发了体硅异向腐蚀计算机仿真系统。通过大量工艺实验，探索出利用硅微细加工技术制造微型机械的基本方法和一般规律。
同时，结合上述微型器件结构设计和性能研究，本文对微型机械中的一些基础理论问题进行了初步探讨。研究了微型机械的尺寸效应，对微型致动器和微型阀特性进行了理论分析，建立了双金属驱动元件的理论模型，同时对微型泵的系统特性进行了初步研究。这些工作对进一步研究探讨其它复杂微型机电系统动力学特性具有一定的参考价值。
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