微機電系統機械學

《微機電系統機械學》是2012年清華大學出版社出版的圖書，作者是張向軍。

基本介紹

• 中文名：微機電系統機械學
• 作者：張向軍
• 出版社：清華大學出版社 
• 出版時間：2012年9月10日
• 定價：25 元
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787302300175

內容簡介

本書系統論述了微機電系統的力學原理基礎及其規律，內容主要針對機械系統的特徵尺度降低到微米和納米量級時出現的主導作用力及各種微觀效應。本書取材前沿，較全面地反映了微機電系統中的力學基礎問題。

全書共6章，根據自2005年9月起在清華大學精密儀器與機械學系全國首次開設的“微機電系統工程”專業的專業基礎課講義改編而成。本書重點揭示了微機電系統的表界面效應、微尺度表面力的來源與作用規律、微構件在各種微尺度表面力作用下的變形、接觸與運動規律，以及微納米間隙和管道中的流體特性、驅動原理和流動規律，並結合典型的微機電系統闡述了套用實例。

經過多年的教學實踐和科研積累，本書可以作為微機電系統工程及相關專業本科生或者研究生教材，也可以作為從事微機電系統設計開發的研究生和科研技術人員的參考書。

目錄

0引子

參考文獻

1微機電系統機械學問題概述

1.1什麼是微機電系統

1.2為什麼發展微機電系統

1.3微尺度機械的微觀效應簡述

參考文獻

2微系統的表面與界面

2.1固液體的表面

2.1.1表面的定義

2.1.2固體表面

2.1.3液體表面

2.2固液界面與固液接觸角

2.2.1固液界面

2.2.2固液接觸角

2.2.3接觸線張力

2.3粗糙表面的固液接觸角

2.3.1Wenzel模型與Cassie模型

2.3.2固體表面的微納結構與親疏水性質

2.3.3粗糙表面的接觸角滯後——花瓣效應與荷葉效應

2.4彎液面的毛細作用

參考文獻

3微納尺度作用力

3.1微納尺度基本力

3.1.1基本力

3.1.2電磁力與物質的組成和性質

3.1.3極性分子和偶極矩

3.1.4分子極化與極化強度

3.2分子之間的范德華力

3.2.1Keeson作用勢

3.2.2Debye作用勢

3.2.3色散力作用勢

3.2.4LennardJones勢

3.3表面間的范德華作用力

3.3.1微觀顆粒之間的范德華作用力

3.3.2介質中兩個微粒子的范德華作用力

3.4表面間的靜電力

3.5微間隙表面間的液橋力作用

3.5.1光滑表面之間的液橋力

3.5.2粗糙表面之間的液橋力

3.5.3表面間液橋力的實驗研究

3.6微納尺度作用力的測量

3.6.1表面力儀

3.6.2掃描隧道顯微鏡

3.6.3原子力顯微鏡

3.6.4原子力顯微鏡中的力曲線

參考文獻

4MEMS微構件的變形與振動

4.1典型微構件的變形

4.1.1微梁構件的彎曲變形

4.1.2薄板構件的彎曲變形

4.1.3典型微構件的扭轉變形

4.2典型微構件的單自由度振動

4.2.1振動方程的建立

4.2.2無阻尼和有阻尼自由振動

4.2.3無阻尼與有阻尼受迫振動

4.2.4加速度計的設計原理

4.2.5諧振式感測器

4.3典型微構件的多自由度振動

4.3.1兩自由度振動

4.3.2連續膜的振動

4.4微器件的擠壓膜阻尼

4.4.1擠壓膜阻尼的基本方程與求解

4.4.2不可壓縮氣體的阻尼力係數

4.4.3可壓縮氣體介質的阻尼力係數

4.4.4擠壓膜阻尼作用下的振動回響

參考文獻

5微機械運動表面的接觸、黏著與潤滑

5.1典型微機械運動表面的摩擦學問題

5.2MEMS表界面的接觸與黏著

5.2.1表層結構與表面性質

5.2.2表界面接觸與彈性接觸力學

5.2.3表界面黏著機理與黏著接觸力學

5.2.4微構件的黏附失效

5.3微尺度運動界面的摩擦與黏滑

5.3.1BowdenTabor的簡單黏著理論

5.3.2摩擦二項式定理

5.3.3微尺度運動表面間的黏滑

5.4微尺度的潤滑與邊界滑移

5.4.1微尺度潤滑

5.4.2邊界滑移下的流體潤滑

5.5微構件表面的修飾改性與觀測

5.5.1表面修飾與改性技術

5.5.2微構件表面觀測技術

參考文獻

6微尺度流動

6.1微尺度下的流體特性

6.1.1流體的性質與特徵時間

6.1.2微尺度下受限液體與邊界層特性

6.2微尺度流動的無量綱數

6.2.1Knudsen數

6.2.2雷諾數

6.2.3擴散係數

6.2.4混合數

6.2.5毛細數

6.2.6表面張力梯度與Marangoni數

6.3微流體的壓力驅動

6.3.1泊肅葉流和流阻

6.3.2固液邊界滑移下的流阻

6.3.3微管道中氣泡造成的流阻

6.4電滲和電泳——雙電層原理

6.4.1雙電層的原理及模型——Stern模型

6.4.2電滲與電泳

6.5微液滴的驅動與操縱

6.5.1微液滴的熱驅動

6.5.2電浸潤

參考文獻

附錄A實驗內容與安排

實驗A.1驗證拉普拉斯(Laplace)壓力方程的氣球實驗

實驗A.2表面張力測定實驗

實驗A.3MEMS分析軟體的套用

實驗A.4原子力顯微鏡（AFM）測試微觀形貌

附錄B試卷樣題

後記