常見問題question

什么是MEMS?

2020-11-20 22:11:06

MEMS全稱Micro Electromechanical System，微機電系統。是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置，其內部結構一般在微米甚至納米量級，是一個獨立的智能系統。主要由傳感器、動作器（執行器）和微能源三大部分組成。微機電系統涉及物理學、半導體、光學、電子工程、化學、材料工程、機械工程、醫學、信息工程及生物工程等多種學科和工程技術，為智能系統、消費電子、可穿戴設備、智能家居、系統生物技術的合成生物學與微流控技術等領域開拓了廣闊的用途。常見的產品包括MEMS加速度計、MEMS麥克風、微馬達、微泵、微振子、MEMS壓力傳感器、MEMS陀螺儀、MEMS濕度傳感器等以及它們的集成產品。

MEMS是一個獨立的智能系統，可大批量生產，其系統尺寸在幾毫米乃至更小，其內部結構一般在微米甚至納米量級。例如，常見的MEMS產品尺寸一般都在3mm×3mm×1.5mm，甚至更小。

微機電系統在國民經濟和軍事系統方面將有著廣泛的應用前景。主要民用領域是電子、醫學、工業、汽車和航空航天系統。

概括起來，MEMS具有以下幾個基本特點，微型化、智能化、多功能、高集成度和適于大批量生產。MEMS技術的目標是通過系統的微型化、集成化來探索具有新原理、新功能的元件和系統。 MEMS技術是一種典型的多學科交叉的前沿性研究領域，幾乎涉及到自然及工程科學MEMS傳感器，尺寸微小的所有領域，如電子技術、機械技術、物理學、化學、生物醫學、材料科學、能源科學等。其研究內容一般可以歸納為以下三個基本方面： 1．理論基礎：在當前MEMS所能達到的尺度下，宏觀世界基本的物理規律仍然起作用，但由于尺寸縮小帶來的影響（Scaling Effects），許多物理現象與宏觀世界有很大區別，因此許多原來的理論基礎都會發生變化，如力的尺寸效應、微結構的表面效應、微觀摩擦機理等，因此有必要對微動力學、微流體力學、微熱力學、微摩擦學、微光學和微結構學進行深入的研究。這一方面的研究雖然受到重視，但難度較大，往往需要多學科的學者進行基礎研究。2. 技術基礎研究：主要包括微機械設計、微機械材料、微細加工、微裝配與封裝、集成技術、微測量等技術基礎研究。3. 微機械在各學科領域的應用研究。

美國已研制成功用于汽車防撞和節油的微機電系統加速度表和傳感器，可提高汽車的安全性，節油10%。僅此一項美國國防部系統每年就可節約幾十億美元的汽油費。微機電系統在航空航天系統的應用可大大節省費用，提高系統的靈活性，并將導致航空航天系統的變革。在軍事應用方面，美國國防部高級研究計劃局正在進行把微機電系統應用于個人導航用的小型慣性測量裝置、大容量數據存儲器件、小型分析儀器、醫用傳感器、光纖網絡開關、環境與安全監測用的分布式無人值守傳感等方面的研究。該局已演示以微機電系統為基礎制造的加速度表，它能承受火炮發射時產生的近10.5個重力加速度的沖擊力，可以為非制導彈藥提供一種經濟的制導系統。設想中的微機電系統的軍事應用還有：化學戰劑報警器、敵我識別裝置、靈巧蒙皮、分布式戰場傳感器網絡等。

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