【摘 要】
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MEMS是科学技术不断进步和人们不断追求机械装置的小型化、微型化的产物。MEMS产品有着广阔的发展前景和潜在的巨大商业价值,在现代商业竞争中占据越来越重要的地位。然而,要
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MEMS是科学技术不断进步和人们不断追求机械装置的小型化、微型化的产物。MEMS产品有着广阔的发展前景和潜在的巨大商业价值,在现代商业竞争中占据越来越重要的地位。然而,要使MEMS实现真正的产业化,还面临许多亟待解决的问题,如粘着、静电力计算、微流、纳米摩擦、检测、薄膜应力和表面粗糙度等。只有解决好这些问题,MEMS才能得到更为普遍的应用。本文重点讨论了严重影响MEMS性能的纳米接触问题,详细地分析了纳米接触的实质,并提供了一种符合工程实际的纳米接触力的计算方法,为MEMS的结构设计提供了理论依据。主要工作分为三部分:1).分析了影响MEMS性能的粘附现象,并阐述了研究纳米接触问题的三种研究方法:量子力学法、分子动力学法和连续介质法;对分子动力学法和连续介质法的研究状态作了具体介绍,同时讨论了各种理论存在的问题。2).对几种简单但比较典型的接触模型,运用连续介质法对其粘附力作了计算分析。针对MEMS工程实际中的粗糙表面接触问题,提出了一种新的单峰模型。计算并分析了传统理论存在的不足,仿真了传统计算方法产生的误差的变化规律。3).以微悬梁与基底的接触为例,分析了粗糙表面的形貌,并利用概率论和随机分布理论的知识,对粗糙表面接触建立了物理模型。分别用传统方法和本文所提出的方法,对悬臂梁与基底的接触进行计算,得到传统方法建模得到的粘附力只有在两表面间隙很小的时才与实际符合,距离增大,计算的误差也将增大的结论;讨论了影响表面间粘附力大小的因素。
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