针对MEMS产品步入市场所面临的问题,总结出MEMS亟待解决的粘着、静电力计算、微流、纳米摩擦、检测、薄膜应力和表面粗糙度七个问题;并对粘着、静电力算、微流和检测计4个问题,分别提出W-S模型微观连续介质理论、电荷分布积分法、当量粘度系数修正法和SPM法4种解决方法,为MEMS的进一步研究提供理论基础.

数字微镜装置（DMD）是微电子机械系统（MEMS）的典型器件,是数字光处理（DLP）的核心。应用积分法推导出DMD倾斜极板电容静电转矩表达式;由微观连续介质理论,推导出粘附力矩表达式;根据机电动力学原理,建立了DMD动力学模型,并进行数值仿真。通过同实验数据比较,得到了满意的结果。

为了克服传统的加速度计动态测试方法的不足,提出了一种借助于静电力来获得加速度计动态特性的方法,对这种方法进行了理论分析和试验研究,给出了利用该方法得到的加速度计频率特性曲线,并与在标准振动台上得到的结果进行了比较,结果表明其误差小于1.9%.

采用静电力驱动质量块产生等效加速度信号实现了微机械加速度计的自检测功能。分析了平板驱动电极的静电驱动力、吸合电压以及稳定驱动位移条件。采用光学测试技术测试了驱动电压和驱动位移的关系,吸合电压,证实了理论分析。利用理论分析公式计算了低驱动电压情况下的驱动位移。结果表明在10～15V的直流驱动电压下能产生等效于1g加速度的输出。

微观黏滑和黏附失效是微机电系统中的常见现象,该现象主要是由于受包括静电力、范德华力及毛细力等各种表面力所起的主导作用而产生的.采用黏着接触理论和运动分析方法,得到了微观摩擦试验中黏滑出现的无量纲黏滑数,表微观黏滑是接触表面特性、形貌参数、接触载荷及滑动速度等综合作用的结果,进而获得黏滑现象的各种临界参数,提出了黏滑行为控制的表面修饰与形貌设计依据;针对微构件的黏附失效,采用Laplace公式并结合微构件的变形分析,探究了毛细力作用下微构件的变形特征与失稳行为,发现其变形过程中存在着不稳定的临界点,对应黏附行为的发生,进而提出了微构件防黏附的结构设计.

为实现10-5N以下微小力值的测量及溯源,提出了一种高精度、可溯源至质量的微小力值测量系统,采用受控静电力发生装置复现微小力值,其基本工作原理是基于一种精密设计的圆柱形电容器,电容器内外电极同轴,外电极固定不动作为参考电极,内电极由弹性机构支撑和导向,通过改变内外电极间的电压产生静电力,从而将力学量追溯至电容及电压等电学量,利用砝码质量与静电力平衡的原理,可以实现微小力值的溯源。实验结果表明：电容变化梯度为0.82 pF/mm,完全可以复现10-6~10-9N范围内的静电力。

粘附是MEMS器件在加工、操作过程中特有的现象，根据微机械中作用力的尺度效应与表面效应，分析表面张力、范得瓦耳斯力、静电力对粘附的影响机理，同时给出了抗粘附的常用的技术方法。

静电力反馈微加速度计的敏感质量与固定结构部分因静电力作用发生吸合失效，严重影响加速度计的可靠性。为根本解决吸合问题，分析了加速度计在开环、闭环的不同工作状态下发生吸合的机理，推导出由静电力、机械刚度和止挡间隙等参数确定的3个稳定条件，用于判断吸合是否发生。实验证明了稳定条件是正确的。工程实际中，3个稳定条件可以指导此类加速度计的可靠性设计，通过选择合理的机械及电气参数，可以完全避免发生吸合失效。

对一种新型可变形反射镜加工中的硅-玻璃阳极键合工艺进行了研究.设计了一种通过导线将压焊点引至键合区的特殊结构,使得键合过程中台柱与驱动电极保持等电势,从而有效避免了电极和结构之间的相互作用所引入的缺陷,使得最终获得的驱动电极的有效面积接近100%.针对键合前后气体体积收缩导致的镜面凹陷问题,提出在玻璃上加工出贯穿器件的浅槽结构.实验结果表明, 在380℃,1atm的环境下施加-1000V电压进行阳极键合时,当浅槽深度大于200nm时,将获得较好的镜面质量.

在纳米尺度下,将纤维表面近似成平面与基质聚合物结合,构建了丁腈橡胶与海泡石纤维、芳纶纤维及碳纤维三种物质的界面结构。采用COMPASS力场、正则系综及周期性单元,设定时间步长为1 fs、模拟温度为320 K,对以丁腈橡胶为基质,芳纶纤维、海泡石及碳纤维分别为填料的界面结合能进行了20 ps的分子动力学模拟计算。结果发现,三种纤维与丁腈橡胶之间的结合能分别为8393.05,1055.23,994.49 kJ/mol,其中海泡石纤维界面结合能中,静电力大小是范德华力的3.2倍,但方向相反。碳纤维与橡胶分子之间的结合能完全为范德华力,这与碳纤维分子完全没有极性相符。芳纶纤维与橡胶分子之间的结合能中,静电力与范德华力同向,其中范德华力的贡献超过80%。