采用标准MEMS加工工艺,设计出了5个50μm×20μm的串联铂膜微加热器并将其置于并联流动微通道内;在脉冲加热下观察铂膜上气泡的生长行为,实验研究了主流过冷度、流速以及铂膜功率等因素对气泡生长的影响;结果表明,气泡的生长延迟间差随着主流过冷度和流速的增大而增大,随着铂膜功率的提高而缩短;高功率小流速时,气泡直径较大,但流速的提高会使气泡脱离直径变大;气泡生长的同时伴随着纵向和横向跳跃前者与流速有关,后者与串联铂膜上气泡间的相互影响有关,但流速是影响两个方向上跳跃幅值的主要因素。

对近年微纳米表面和表层的完整性评价技术和检测方法作了综合性概述,并且应用现有的高精度现代化测试设备,对超精密加工的硅、锗、玻璃、硬质合金、铝等材料的几种性能进行了实验研究,证明了这些手段和评价方法的可行性.

提出了一种基于并行探针技术的扫描等离子体加工新方法,即通过在并行探针针尖上集成微小等离子体发生器,从而实现无掩膜的扫描加工.采用二维流体模型对其中的微小等离子体发生器进行了数值仿真研究.该微小等离子体发生器为微空心阴极放电器件,当工作气体为SF6,工作气压在5 kPa～9 kPa时,空心阴极内的F原子浓度在3×1011 cm-3～1.7×1012 cm-3之间变化,基本满足硅材料扫描刻蚀加工的需求.

针对精密工作台高速、低精度的矛盾,以柔性铰链为导向元件、压电陶瓷为驱动器,研究、设计了一种一维高分辨率压电式微定位机构.由于精密工作台高速运动产生的运动惯量较大,欲实现亚微米级的定位精度是很困难的,因而在精密工作台运行到位后,由微定位机构对检测装置所检测出的定位误差进行补偿,以提高工作台的定位精度;由于压电陶瓷微位移器件输出位移过小,因此提出了一种单自由度对称式柔性铰链放大机构来提高微定位行程.给出了机构的动力学模型,并结合光栅尺检测装置,设计并研制了数字闭环定位控制系统,对微定位机构的定位特性进行了测试.实测结果表明,此微定位系统可实现高分辨率、长行程定位,定位分辨率达0.01 μm.

采用分子动力学方法分析了纳机电开关中碳纳米管悬臂梁的静态特性.仿真中C-C原子间相互作用采用Tersoff-Brenner势函数,C-Cu及Cu-Cu间相互作用采用L-J势函数,并同时采用截断半径和邻域列表法以提高运算速度.首先模拟了纳机电开关的开和关两种工作状态,得出开关的闭合电压为1.0 V,然后模拟了碳纳米管的弯曲变形情况,结果表明,当电压小于1.0 V时,碳纳米管弯曲符合经典弹性理论;当电压介于1.0 V～1.9 V时碳纳米管中出现Stone-Wales变形;当电压达到1.9 V后,碳纳米管中逐渐出现塌陷结构甚至孔洞;当电压达到2.9 V时,碳纳米管完全断裂.最后分析了碳纳米管原子间的受力情况,结果表明,纳机电开关的最薄弱环节是电极与碳纳米管之间的结合处.所得模拟和分析结果为纳结构器件的进一步设计和优化提供了理论依据.

介绍了利用ＬＩＧＡ技术中的同步辐射光刻、微电铸技术和微装配技术制作微流量计的研究，讨论了微流量计的结构和工作原理。设计和研制了一种微流量计。

以提高微机械陀螺性能为目的，设计了一种新颖的音叉振动式微机械陀螺。该陀螺的特征在于：驱动和检测模态都是面内的，主要的空气阻尼是滑膜阻尼，使系统具有较低的能量损失和较高的Q值；对称的音叉式结构使检测电容加倍，并且由于中间结构的采用，对于加工误差具有较好的健壮性；采用驱动和检测方向具有较大刚度比的近似U型梁，使机械耦合大大降低。动力学分析的结果表明，该陀螺具有较高的稳定性和灵敏度。这不仅为获得高性能微机械陀螺提供了一种可行的设计方案，同时也为其它MEMS产品的设计提供了重要的参考价值。

介绍了微反应器的基本原理,根据化学反应传质和传热的需求,对反应微管道的几何形状和尺寸进行了初步设计,并利用LIGA技术制作完成了一种用于催化反应的微反应器.

提出一种可用于评价任意面型微光学元件制作误差的方法.利用泽尼克多项式描述微光学元件面型,针对元件检测过程中的旋转对准偏差,给出泽尼克系数随旋转角度的变化关系;以设计面型和实测面型之间的均方根偏差(RMS)为加工误差的评价指标,根据其相对于旋转角度的依赖曲线,最小的RMS即是加工误差.数值模拟结果表明,该方法可以将旋转对准偏差矫正,从而有效地评价了制作误差.该方法可应用于任意面型微光学元件的研制.

为了解决传统扫描探针显微镜（SPM）控制器中参数难以设定的难题，提出了一种SPM的PI参数自整定控制器的设计，并给出了控制器的硬件结构和软件设计。该控制器基于DSP，通过引入扫描式参数优化算法来实现。结果表明，该控制器能自动完成PI参数的测算，并给出最优的PI参数，提高了SPM扫描图像的质量。