微流体系统中微阀的研究现状

依据微流体系统中微阀的驱动机理,将微阀分为有源微阀和无源微阀两大类,然后对这两大类进行细分,将有源微阀分为压电、磁、静电驱动、热驱动、相变、双稳态、外部驱动等类型,将无源微阀分为悬臂梁式、薄膜式、毛细管、扭矩驱动等类型。分别讨论了各种微阀的工作原理和性能,介绍了各类微阀的实验研究进展,指出了这些微阀的特点,突出了微阀作为微流体系统的主要元件之一,起到径流调节、开/关转换、密封生物分子和微/纳粒子等作用。回顾了微阀的发展历程,分析了目前研究过程中存在的问题,提出了微阀今后的研究方向。     

基于微机电系统技术的投影型微光学编码器

对投影型微光学编码器的原理进行了分析，结合微机电系统集成技术，提出并实现了投影型微光学编码器。它是利用微机电系统集成技术将标尺光栅、指示光栅、光电二极管集成化构成投影型光栅微编码器。它具有体积小、光路调整容易的特点。实验结果表明，利用微细加工制作微光学编码器是完全可行的。该器件较之传统的光学编码器在经济性及小型化等方面具有非常明显的优势。     

硅各向异性腐蚀的微小谐振器的研制

研究了一种利用硅微结构直接作为模具制作微小固体染料激光器谐振腔。它采用了硅的深层反应离子刻蚀技术(deepRIE)并结合硅的各向异性腐蚀技术(EPW),由于EPW对〈110〉面有仅次于〈111〉面的腐蚀速率,可制造出具有光学镜面的侧壁面的硅模具。利用此模具可制成出四角形环型PMMA固态染料微小谐振腔。利用激光染料若丹明6G掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),在调QNd:YAG自倍频激光532nm泵浦下,得到590nm波长附近的激光输出。     

基于一种新微细加工技术的亚波长光栅的研制

描述了一种新的亚波长光栅的微细加工技术，即电子束（EB）扫描曝光得到相应的亚微米级的线宽图形，再利用快速原子束刻蚀设备获得了高深宽比的立体结构。用此加工技术获得了100nm以下的刻蚀精度，并研制成功亚波长光栅。该亚微米线宽微细加工技术可用于布拉格光栅、半导体激光器、无反射表面等需要亚微米结构的器件中。     

基于LIGA技术制作金属微针阵列

MEMS微针在生物领域中的应用日益广泛,为了方便微针刺入皮肤且减少疼痛,要求微针具有足够的强度和锐利的尖端。传统LIGA工艺只能制造出具有高深宽比的垂直侧壁结构。对传统LIGA工艺进行调整,对光刻胶PMMA进行两次曝光,并通过移动光刻胶台改变X射线的光刻方向,使两次X射线曝光方向相垂直,提出移动LIGA工艺,即移动光刻工艺。此外,利用等腰三角形作为掩膜板图案,显影之后得到截面与X射线掩膜板图案相似的三维实心PMMA微针阵列。再利用此PMMA微针阵列作为原始模具,PDMS转模形成PDMS一级模具,电镀镍得到与PMMA微针阵列相似的金属镍微针阵列。     

用X光光刻法制备亚波长抗反射结构

为了提高太阳电池的转换效果,降低反射光栅的偏振敏感性,开发了一种新的抗反射结构的微细加工技术.首先用X光光刻在PMMA光刻胶上得到相应的亚微米级的线宽图形,再利用显影技术获得了高深宽比的立体亚波长纳米结构,即抗反射结构.设计了适用于可见光波段的二维亚波长抗反射光栅,用X光光刻制作工艺在硅衬底上进行了实验制备.用此纳米加工技术获得了线宽为150 nm、高度约为450 nm(即深宽比为3.O)的PMMA减反射结构.同时还优化了曝光近接间隔、曝光剂量、显影时间等X光光刻参数.     

SOI基底上制备的用于检测机器人手指接触力的微压阻式力传感器

为了使工业机器人可以稳定、高效地完成夹持任务,设计并制备了三种不同结构的微压阻式力传感器。利用热氧化、硼扩散掺杂、光刻、反应离子刻蚀、物理气相沉积和阳极键合等微电子机械系统(MEMS)加工工艺在绝缘体上硅(SOI)基底上制备出了尺寸均为2 mm×2 mm×0.5 mm的三种微压阻式力传感器。通过封装前后对三种传感器在z方向上的应力灵敏度测试,结果表明第二种传感器的灵敏度较佳,封装前可达0.18 mV/mN,封装后仍可达0.096 mV/mN,仅减少了0.084 mV/mN,仍具有良好的线性关系,输出特性的趋势与预计一致。同时,这三种不同结构的传感器各方向之间的串扰均小于5%,非线性小于满量程的3%。通过封装前后力传感器性能对比,为优化此类传感器设计提供了实验数据,为后续配置在机器人的指尖上实现高效、稳定的操作提供了参考。     

MEMS压电能量采集器的研究进展

压电材料可以将机械能转化为电能的特殊性质引起了基于压电材料的能量采集器的研究.概述了压电能量采集器收集能量的原理,分别介绍了压电能量采集器的悬臂梁型、隔膜型和桥型这三种常用结构以及其他结构,介绍了一种利用块状压电陶瓷制作压电悬臂梁的新型工艺.简述了线性拓频和非线性振动拓频两种悬臂梁型能量采集器的带宽优化方法.举例说明了...     

细胞捕获的微流控芯片及自动化细胞计数方法

介绍了一种新型的基于免疫磁珠分选法的外周血循环肿瘤细胞(circulate tumor cell,CTC)捕捉芯片的制作方法,使得芯片的磁性微柱和流道可以同步成型,简化了制作流程,弥补了传统电铸工艺难以稳定实现高深宽比结构的不足,适应性和扩展性都比较好。同时针对人结肠癌培养细胞,结合图像处理技术,对细胞荧光图像进行了细胞的自动分割和计数,实现了一个细胞捕获和分析自动化系统,从而极大地提高了CTC检测的效率。主要研究了细胞捕获芯片的制作和图像处理的方法等。结果表明该细胞捕获分析系统可以给出较好的细胞捕获和计数结果,从而显著提高工作效率。     

微压电式振动能量采集器的研究进展

给出了微压电式振动能量采集器的基本工作原理和物理模型。按照压电单元结构类型的不同,将其分为单一的直线型悬臂梁、直线型悬臂梁阵列、L型悬臂梁和圆形压电膜,分别讨论了各种类型的微压电振动能量采集器的优缺点。详细介绍了国内外各研究小组研制的微压电式振动能量采集器的结构参数、性能及其应用现状,分析针对目前研究中存在的问题,指出如果能在分析建模、压电结构及压电材料优化方面取得实质性进展,微压电振动能量采集器作为新型供能设备在MEMS系统和低功耗无线传感网络中的应用将会具有更加诱人的前景。