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一种金属基聚合物电热微驱动器的设计与仿真
  • ISSN号:1004-731X
  • 期刊名称:系统仿真学报
  • 时间:0
  • 页码:948-954
  • 语言:中文
  • 分类:TP391.9[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]上海交通大学微纳科学技术研究院,上海200240
  • 相关基金:国家自然科学基金(50675139); 国家高技术研究发展计划“863”项目(2007AA04Z338); 教育部培育基金项目(708037)
  • 相关项目:永磁锁定的双稳态电热微驱动器预微继电器研究
中文摘要:

提出了一种用于双稳态MEMS继电器的面外运动金属基聚合物电热微驱动器,下层结构使用了环氧树脂型SU-8胶作为驱动层,中间层为蛇形镍电阻丝发热层,上层结构为金属偏置层,构成的多层膜结构在常温下保持悬空部分平直,通电时产生的焦耳热使微驱动器件发生面外运动。先对设计的微驱动器进行了概念分析,再利用ANSYSTM有限元分析软件的多物理场(电-热-机械耦合)对热驱动器的性能进行了仿真与优化。当SU-8驱动层厚度、热电阻丝厚度、偏置层厚度比分别为12:4:4μm时,所设计器件的驱动性能最佳,即在0.4V驱动电压下,响应时间10ms时微驱动器产生驱动位移28μm,输出力为1mN,功耗为10mW。

英文摘要:

A new polymeric out-of-plane electrothermal microactuator embedded with metal was proposed.The microactuator consists of a passive Nickel layer and a functional expanding SU-8 layer,packaging with a winding S-shaped Ni heater.When exciting with a pulse current,the multilayer actuator is able to maintain a suspended structure to produce an out-of-plane movement vertical to the substrate.The proposed device is conceptually advanced.By means of finite element(FE) simulation with ANSYSTM multi-physical coupling module(electro-thermal-structure),the geometric structure is optimized and electrothemal capabilities are determined theoretically.When the high ratio of actuating SU-8 layer,heating layer and passive Ni layer is 12:4:4 μm,the actuation capabilities will obtain to the maximum.That is,under 0.4V driving voltage the displacement of the prepared actuator is 28μm in the 10ms response time,output force 1mN,and power consumption 10mW,respectively.

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期刊信息
  • 《系统仿真学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国航天科工集团公司
  • 主办单位:北京仿真中心 中国仿真学会
  • 主编:李伯虎
  • 地址:北京市海淀区永定路50号院
  • 邮编:100039
  • 邮箱:simu-xb@vip.sina.com
  • 电话:010-88527147
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-731X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-3092/V
  • 邮发代号:82-9
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:51729