基于柔性衬底的微型换能器技术

论文摘要

柔性MEMS器件具有非常广泛的应用前景。本文以柔性衬底基微型换能器为研究对象，对MEMS柔性衬底技术展开研究，设计研发了气泡型微致动器和柔性触觉传感器。 论文阐述了聚酰亚胺基、PDMS基、金属基三种不同柔性衬底基微型换能器的工艺实现方法。 针对金属基柔性微换能器实现方法，研发了一种用于主动流动控制的气泡型微致动器。设计了微致动器的结构，并对其变形行为进行仿真分析。采用光刻、刻蚀、旋涂等工艺制作了气泡型微致动器。通过对气泡样件的压力载荷-变形行为测试，表明致动器具有较好的线性度和较大承载能力。结合特定翼型的风洞实验，验证微致动器作动可以影响翼型表面的压强分布，从而可用于增升等控制目的。 通过对聚酰亚胺基和PDMS基微型换能器的研究，设计了一种柔性开关式微型触觉传感器。对触觉传感器的结构进行了设计，并通过仿真分析研究不同结构尺寸对其变形行为的影响，得到了优化的结构尺寸。按照设计出的传感器结构，提出了两种衬底材料的触觉传感器加工工艺，并采用覆铜聚酰亚胺薄膜制作了微触觉传感器。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 柔性衬底基微换能器
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 柔性衬底基微致动器的研究现状
• 1.2.2 柔性衬底基微传感器的研究现状
• 1.3 论文的研究内容和意义
• 第二章 柔性衬底基微换能器基础
• 2.1 引言
• 2.2 聚酰亚胺基柔性微换能器
• 2.2.1 固态聚酰亚胺薄膜柔性衬底工艺
• 2.2.2 液态聚酰亚胺成膜柔性衬底工艺
• 2.2.3 聚酰亚胺基微换能器
• 2.3 PDMS基柔性微换能器
• 2.3.1 PDMS柔性衬底工艺
• 2.3.2 PDMS基微换能器
• 2.4 金属基柔性微换能器
• 2.5 本章小结
• 第三章 气泡型微致动器的设计研发
• 3.1 引言
• 3.2 MEMS主动流动控制原理
• 3.2.1 主动流动控制原理
• 3.2.2 气泡型微致动器的工作原理
• 3.3 气泡型微致动器的设计与仿真
• 3.3.1 气泡型微致动器的结构设计
• 3.3.2 气泡型微致动器的行为仿真
• 3.4 气泡型微致动器的制作与测试
• 3.4.1 气泡型微致动器的制作
• 3.4.2 气泡型微致动器的性能测试
• 3.5 气泡型微致动器的风洞实验
• 3.6 本章小结
• 第四章 微型触觉传感器的设计研发
• 4.1 引言
• 4.2 微型触觉传感器的原理
• 4.2.1 微型触觉传感器的传感原理
• 4.2.2 开关式触觉传感器的检测原理
• 4.3 微型触觉传感器的结构设计
• 4.4 微型触觉传感器的行为仿真
• 4.4.1 硅橡胶基微型触觉传感器的行为仿真
• 4.4.2 聚酰亚胺基微型触觉传感器的行为仿真
• 4.5 微型触觉传感器的制作工艺
• 4.5.1 硅橡胶基微型触觉传感器的工艺
• 4.5.2 聚酰亚胺基微型触觉传感器的工艺
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间发表论文及参加科研情况
• 致谢
• 附录