小尺度效应对纳米开关吸合行为影响

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1、学兔兔www.xuetutu.com小尺度效应对纳米开关吸台行为的影响口陈博口谭亮兰州理工大学机电工程学院兰州730050摘要：基于传统的欧拉伯努利梁模型和等效非局部理论，研究悬臂纳米开关和固支纳米开关在外加电压的情况下，小尺度效应对其吸合行为的影响，采用能量变分原理和数值分析的方法，建立纳米开关的数学物理模型，推导并求解其控制方程，详细研究了小尺度效应对两种纳米开关弯曲刚度的影响。结果表明：小尺度效应使固支纳米开关的弯曲刚度变小．悬臂纳米开关的弯曲刚度变大关键词：小尺度效应悬臂纳米开关固支纳米开关等效非局部

2、理论弯曲刚度中图分类号：TH123文献标识码：A文章编号：1000—4998(2015110—0043—04近年来随着纳机电技术的发展．作为纳机电系统典的连续介质力学并不适用于纳米级的纳机电系统元基础元器件的纳米开关，受到了众多研究学者的青睐。器件的分析。但是由于纳米级别的对照试验和分子动纳米开关主要有两种类型，分别是悬臂纳米开关和固力学模拟不仅实施起来比较困难．而且成本昂贵E73，所支纳米开关。这种纳米开关是一种类梁结构，它可以看以一些研究学者建立了若干非经典的连续理论。如非作是由中间被电解质隔开的可移动臂

3、和固定臂组成，局部弹性理论Ⅲ8和偶应力理论，来解释纳结构的尺寸当在可移动臂和固定臂之间施加外加电压时，静电力依赖行为。BeniYT等_1叫利用修正的偶应力理论和修会使可移动臂和固定臂之间发生吸附行为_1]。正的Adomian分解方法，研究了纳机电系统中吸附行在宏观理论下，53"子间的作用力，如范德华力和克为的尺寸依赖特性，他们的研究结果显示，小尺度效应什米尔力等，这些微小力都是忽略不计的。但当纳米开使纳米梁的临界吸附电压增大了。为了更为客观地反关的尺寸和分子处于同一数量级时，小尺度效应对于映小尺度效应对纳机电

4、器件的影响．YangJ等[1l基于其机械性能的影响就显得非常重要_2_。曹共柏等采用非局部理论对受外加电压和分子问作用力共同作用的经典的分子动力学方法。分析了两端固支的纳米梁的纳米开关的吸附行为进行了研究．他们提出了一个线力学行为特征，结果显示发热是纳米梁耗散机制的重性分布载荷(LDL)模型，以获得悬臂和固支纳米开关要方式。即谐振能量转化为梁中原子的热运动动能。许封闭形式的解决方案，同时还发现．小尺度效应使悬臂科峰等提出了几种基于MEMS(微机电系统)各向异纳米开关的吸合电压增大了，纳米开关固支纳米开关性腐蚀

5、技术的纳米梁制作方法．通过利用MEMS技术的拉入电压减小了。PengJS等『l用一个适合边界中材料与工艺的特性实现单晶硅纳米梁的制作。徐临条件的线性负载模型替代了LDL模型．并且基于燕等基于原子力显微镜(AFM)测量了纳米梁的杨氏Eringen的非局部弹性理论对纳米促动器的吸附行为模量。近年来，由于需要合适的模型和理论来分析小尺重新进行了稳定性研究。此外。WangBL等[13提出使度的机械器件和设备的机械性能．这就使连续介质力用应变梯度弹性理论来研究电驱动纳米梁的尺寸依赖学的尺寸依赖理论受到了持续的关注l6]

6、。严格来说，经性。MousaviT等_14]基于ENngen的非局部弹性理论对纳米开关的吸合行为进行了分析。WangKF等通过收稿日期：2015年4月[3]金成波．金属密封球阀球体与阀杆接触部位的优化设计气动与密封，2014(6)：76—77．[J]．阀门，2012(5)：30—33．[8]叶惠军．0型密封圈结构设计及相关问题探讨[J]．液压气[4]王文霞，刘金美．燃气阀门应用现状及选型初探[J]．城市燃动与密封。2013(6)：63—64．气，2008(11)：19—21．[9]张锁龙，何云松，裴峻峰，等．

7、大口径球阀的结构设计和强[5]吴尖斌．高压球阀的结构设计[J]．阀门，2004(5)：4—6．度计算[J]．江苏工业学院学报，2004，16(4)：36—39．[6]王加新，印峰平，徐明华．球阀密封结构的分析及研究[J]．[10]谢清程．带凸轮软密封的高压球阀设计[J]．机电设备，2003阀门。2000(6)：29—32．(3)：6—7．△[7]胡兆华，刘强．一种高压球阀阀杆的密封设计改进[J]．液压(编辑平平)机械制造53卷第614期2015／10学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetu

8、tu.comR="rr2hcb(17)=式中：=1．055x10—34Js，是普拉克常数除以2竹所得；c=2．998x10nl，为光速；b是可移动臂横截面的宽度。可移动臂单位长度内受到的范德华力_1]为：Eva,a=--—6一(18),'n'(g—-w)3式中：A为哈莫克常数。可移动臂单位长度上受到的静电力为：~obv=2[1+堕】(19)伽式中：o：8．854x10F·m～，是真空介电常数。综上所