MEMS全稱(chēng)Micro Electromechanical System，微機(jī)電系統(tǒng)。是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)，是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)。主要由傳感器、動(dòng)作器(執(zhí)行器)和微能源三大部分組成。微機(jī)電系統(tǒng)涉及物理學(xué)、半導(dǎo)體、光學(xué)、電子工程、化學(xué)、材料工程、機(jī)械工程、醫(yī)學(xué)、信息工程及生物工程等多種學(xué)科和工程技術(shù)，為智能系統(tǒng)、消費(fèi)電子、可穿戴設(shè)備、智能家居、系統(tǒng)生物技術(shù)的合成生物學(xué)與微流控技術(shù)等領(lǐng)域開(kāi)拓了廣闊的用途。常見(jiàn)的產(chǎn)品包括MEMS加速度計(jì)、MEMS麥克風(fēng)、微馬達(dá)、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產(chǎn)品。MEMS是一個(gè)獨(dú)立的智能系統(tǒng)，可大批量生產(chǎn)，其系統(tǒng)尺寸在幾毫米乃至更小，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)一般在微米甚至納米量級(jí)。例如，常見(jiàn)的MEMS產(chǎn)品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。微機(jī)電系統(tǒng)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和軍事系統(tǒng)方面將有著廣泛的應(yīng)用前景。主要民用領(lǐng)域是電子、醫(yī)學(xué)、工業(yè)、汽車(chē)和航空航天系統(tǒng)。
概括起來(lái)，MEMS具有以下幾個(gè)基本特點(diǎn)，微型化、智能化、多功能、高集成度和適于大批量生產(chǎn)。MEMS技術(shù)的目標(biāo)是通過(guò)系統(tǒng)的微型化、集成化來(lái)探索具有新原理、新功能的元件和系統(tǒng)。 MEMS技術(shù)是一種典型的多學(xué)科交叉的前沿性研究領(lǐng)域，幾乎涉及到自然及工程科學(xué)的所有領(lǐng)域，如電子技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、物理學(xué)、化學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、能源科學(xué)等。其研究?jī)?nèi)容一般可以歸納為以下三個(gè)基本方面： 1.理論基礎(chǔ)： 在當(dāng)前MEMS所能達(dá)到的尺度下，宏觀世界基本的物理規(guī)律仍然起作用，但由于尺寸縮小帶來(lái)的影響(Scaling Effects)，許多物理現(xiàn)象與宏觀世界有很大區(qū)別，因此許多原來(lái)的理論基礎(chǔ)都會(huì)發(fā)生變化，如力的尺寸效應(yīng)、微結(jié)構(gòu)的表面效應(yīng)、微觀摩擦機(jī)理等，因此有必要對(duì)微動(dòng)力學(xué)、微流體力學(xué)、微熱力學(xué)、微摩擦學(xué)、微光學(xué)和微結(jié)構(gòu)學(xué)進(jìn)行深入的研究。這一方面的研究雖然受到重視，但難度較大，往往需要多學(xué)科的學(xué)者進(jìn)行基礎(chǔ)研究。2. 技術(shù)基礎(chǔ)研究：主要包括微機(jī)械設(shè)計(jì)、微機(jī)械材料、微細(xì)加工、微裝配與封裝、集成技術(shù)、微測(cè)量等技術(shù)基礎(chǔ)研究。3. 微機(jī)械在各學(xué)科領(lǐng)域的應(yīng)用研究。
美國(guó)已研制成功用于汽車(chē)防撞和節(jié)油的微機(jī)電系統(tǒng)加速度表和傳感器，可提高汽車(chē)的安全性，節(jié)油10%。僅此一項(xiàng)美國(guó)國(guó)防部系統(tǒng)每年就可節(jié)約幾十億美元的汽油費(fèi)。微機(jī)電系統(tǒng)在航空航天系統(tǒng)的應(yīng)用可大大節(jié)省費(fèi)用，提高系統(tǒng)的靈活性，并將導(dǎo)致航空航天系統(tǒng)的變革。在軍事應(yīng)用方面，美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局正在進(jìn)行把微機(jī)電系統(tǒng)應(yīng)用于個(gè)人導(dǎo)航用的小型慣性測(cè)量裝置、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件、小型分析儀器、醫(yī)用傳感器、光纖網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)、環(huán)境與安全監(jiān)測(cè)用的分布式無(wú)人值守傳感等方面的研究。該局已演示以微機(jī)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)制造的加速度表，它能承受火炮發(fā)射時(shí)產(chǎn)生的近10.5個(gè)重力加速度的沖擊力，可以為非制導(dǎo)彈藥提供一種經(jīng)濟(jì)的制導(dǎo)系統(tǒng)。設(shè)想中的微機(jī)電系統(tǒng)的軍事應(yīng)用還有：化學(xué)戰(zhàn)劑報(bào)警器、敵我識(shí)別裝置、靈巧蒙皮、分布式戰(zhàn)場(chǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)等。
下載文檔
