在微力微位移装置中采用闭环控制压电作动器实现微位移进给和微力加载，设计了加载机构，建立加载机构的压电作动器输入电压、加载装置输位移和输出力之间的关系。通过电容测位移仪检测输出位移，实验得到加载系统刚度，根据压电作动器输入电压、加载装置刚度，计算出加载力大小。该方法为微机械力学性能测试仪打下了基础。

在介绍悬臂梁法测量微构件弹性模量原理的基础上分析了测量和评价过程的主要不确定因素将模糊数学方法引入弹性模量的评价过程.在常规模型中给予有关参数一定的变动范围以隶属函数表示其取值分布情况建立了基于模糊集的评价模型.其中悬臂梁试件的刚度系数由载荷-有效挠度曲线经模糊加权线性回归拟合获得其几何尺寸考虑为正态分布模糊数利用水平截集概念转化为普通集规划问题求解.对单晶硅(100)悬臂梁试件的实验数据进行了计算得到不同置信水平下的弹性模量评价区间.研究结果表明带有模糊参数的弹性模量评价模型能适当吸收一些不确定因素同时由于考虑了测量中多种因素的影响评价结果与实际情况符合较好因此更具有参考价值.

微机械力学性能对微机械的设计、加工等具有重要作用，积累和完善微机械力学性能库已经成为进行微机械研究的重要基础课题。本文根据微力微位移方法进行微构件力学性能测试的要求，研制了微机械力学性能测试仪。论文着重论述了微机械、仪器总体设计方法、各部分方案，并给出了测试结果。

对微构件力学性能测试的微力微位移装置的重要组成部分--大位移高分辨率加载机构进行了研究.根据微力微位移装置的要求,提出了一种通过结构变形进行加载的整体式两级加载机构,该机构的第一和第二级分别通过压电陶瓷驱动器和直线电机进行加载,输出位移通过电容测微仪检测.加载机构的第一级是一个位移放大机构,采用柔性铰链连接的杠杆放大,第二级通过柔性杆进行输出位移的缩小.采用遗传算法优化设计了两级整体式结构,用有限元进行分析,并对加载机构的第一级进行了实验.有限元分析和实验结果表明,所设计的结构能够实现最大1 nm的输出位移,并在压电驱动器和直线电机的驱动下,获得小于10 nm的理论位移增量和纳米级位移分辨率.该机构还满足了最大加载力20 N的要求.该加载机构的研制成功解决了微力微位移装置的一个关键问题.

针对气体检测中分光应用的闪耀光栅，该文在硅片上制备聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA）薄膜，采用热压印及后续工艺制备了硅基的聚甲基丙烯酸甲脂闪耀光栅，通过实验分析研究了复制闪耀光栅的保真特性。研究表明，通过聚甲基丙烯酸甲脂制备、热压印及后续工艺可得到具有高保真性的微闪耀光栅，而这种方法所获得的闪耀光栅与传统方法加工的闪耀光栅相比，在效率、成本方面均具有较明显的优势。