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1、1.微型机械系统的概念、尺度和特点？并列举代表性的应用实例2个以上。答：概念：微型机械系统即微机电系统，指的是用微电子和精细加工手段制造的含有结构和系统尺寸较小的静止或可动构件的机械装置.尺度：分为1〜10mm的微小型机械；lum^lmm的微机械；lnm^lum的纳米机械。特点：（1）微型化：体积小，精度高，重量轻。（2）性能稳定，可靠性髙。（3）能耗低，灵敏性和工作效率高。（4）集成化：多功能、智能化。（5）批量生产，制造成本低廉。（6）多学科交叉。代表性应用实例：（1）微型飞行器：a,由美国研制出的微型飞行器特征是：最大尺
2、寸为15cm以下，重数百克以下，航程大于10km,最高时速达80km/h,最高飞行高度可达150ma它还应有导航及通信能力，可用手掷或飞机部署它们，具有侦察成像、电磁干扰等作战效能，一次性使用的微型飞行器的价格计划在1000美元以下；b,机器蝇名叫〃黑寡妇〃，重量只有100毫克，身高不到3厘米。（2）微小型卫星：美国已发射重量在几百千克以下的多种小卫星和重量不足10千克的试验型纳卫星和皮卫星。（3）微小型移动机器人：微小型移动式机器人主要也是用来从事侦察和探测的。例如，美国麻省理工学院研制的〃阿蒂拉I〃型机器人重1.6kg,有
3、32台电机，10个微处理器和150个传感器，并带有一台微型摄象机。由于它的6条腿都具有关节，它的运动更加自如，还能越过障碍。（4）灵巧微尘2.微机械制造材料大致分为几类？而常用的制造微机电产品的材料有哪些？MEMS装置为何大多选用硅材料制造？答：微机械制造材料大致分为结构材料、功能材料和智能材料三大类。常用的制造微机电产品的材料有：a,结构材料：硅晶体；b,功能材料：压电材料、光敏材料等；c,智能材料：形状记忆合金、磁/电致伸缩材料、导电聚合物、电流变/磁流变材料等。硅材料的优点：（1）优异的机械特性：在集成电路和微电子器件生
4、产中，主要利用硅的电学特性：在微机械结构中，则是利用其机械特性。或者同时利用其机械特性和电学特性，即具有机电合一的特性，便于实现机电器件的集成化。（2）储量丰富，成本低。硅是地壳中含量最多的元素之一，自然界的硅元素通常以氧化物如石英（sio2）的形式存在，使用时要提纯处理，通常加工成为单晶形式（立方晶体,各向异性材料）（3）便于批量生产微机械结构和微机电元件。硅材料的制造工艺与基层电路工艺有很好的兼容性，便于微型化、集成化和批量生产。硅的微细加工技术比较成熟，且加工精度高,容易生成绝缘薄膜。（4）具有多种传感特性，如压电阻效应
5、、霍尔效应。（5）纯净的单晶硅呈浅灰色，略具有金属性质。可以抛光加工，属于硬脆材料，热传导率较大，对温度敏感。1.什么是膨胀合金？什么是形状记忆合金，并写出其英文全称和缩写？什么是压电材料、正压电效应、逆压电效应，常见的压电材料有哪些？答：膨胀合金：指在一定温度范围内具有特殊的线膨胀系数（极小或为一定）的合金。形状记忆合金：具有形状记忆特性的合金。英文全称为shapememoryalloy,缩写为SMAo压电材料：其弹性效应和电极化效应在机械应力或电场作用下相互耦合。正压电材料：在机械应力作用下，将机械能转化为电能；逆压电材料
6、：在电压作用下，将电能转化为机械能。常见的压电材料：石英晶体、压电陶瓷/电致伸缩材料、聚偏二氟乙烯薄膜、ZnO压电薄膜。2.什么是刻蚀系数，并采用画图和公式来描述。答：刻蚀系数是用来反映刻蚀向纵向深入和向侧向钻蚀的情况。公式：Ef=2D/（W2-Wl）=D/Ro侧向钻蚀越小，刻蚀系数越大，刻蚀部分的侧面就越陡,刻蚀图形的分辨率也就越高。图3・3化学刻蚀示意图1.写出牺牲层法制作金刚石悬臂梁的工艺过程。答：%1•硅衬底%1）在硅衬底上沉积一层介质膜Si3N4；%1在Si3N4膜上再沉积一层厚2um的SiO2膜作为牺牲层；%1有选
7、择地局部腐蚀掉SiO2,用以制出悬臂梁的固定端；%1在SiO2层及露出的Si3N4上沉积一层厚约（1〜2）um的单/多晶金刚石膜;%1最后腐蚀掉Si02牺牲层，形成可活动的悬臂梁。II~m
8、F1」S讥f1n1二二二二鸥1S3-24用硒牲层技术2.什么是电/磁流变液体？两者的区别.答：电流变液体：电流变液在通常条件下是一种悬浮液，它在电场的作用下可发生液体一固体的转变.当外加电场强度大大低于某个临界值时，电流变液呈液态；当电场强度大大高于这个临界值时，它就变成固态；在电场强度的临界值附近，这种悬浮液的粘滞性随电场强度的增加而变大
9、，这时很难说它是呈液态还是呈固态。磁流变液体：它是将微米尺寸的磁极化颗粒分散于非磁性液体（矿物油、硅油等）中形成的悬浮液。在冬场情况下，磁流变液表现为流动性能良好的液体,其表观粘度很小；在强磁场作用下可在短时间（毫秒级）内表观粘度增加两个数量级以上，并呈现类固体特性;而且这种
