图书介绍
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- 张向军编著 著
- 出版社： 北京：清华大学出版社
- ISBN：9787302300175
- 出版时间：2012
- 标注页数：158页
- 文件大小：27MB
- 文件页数：169页
- 主题词：微电机－高等学校－教材
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图书目录
0 引子1
参考文献4
1 微机电系统机械学问题概述5
1.1 什么是微机电系统5
1.2 为什么发展微机电系统7
1.3 微尺度机械的微观效应简述9
参考文献13
2 微系统的表面与界面14
2.1 固-液体的表面14
2.1.1 表面的定义14
2.1.2 固体表面15
2.1.3 液体表面16
2.2 固-液界面与固-液接触角17
2.2.1 固-液界面17
2.2.2 固-液接触角18
2.2.3 接触线张力20
2.3 粗糙表面的固-液接触角20
2.3.1 Wenzel模型与Cassie模型20
2.3.2 固体表面的微纳结构与亲疏水性质23
2.3.3 粗糙表面的接触角滞后——花瓣效应与荷叶效应24
2.4 弯液面的毛细作用25
参考文献28
3 微纳尺度作用力29
3.1 微纳尺度基本力29
3.1.1 基本力29
3.1.2 电磁力与物质的组成和性质31
3.1.3 极性分子和偶极矩32
3.1.4 分子极化与极化强度33
3.2 分子之间的范德华力34
3.2.1 Keeson作用势35
3.2.2 Debye作用势36
3.2.3 色散力作用势36
3.2.4 Lennard-Jones势38
3.3 表面间的范德华作用力39
3.3.1 微观颗粒之间的范德华作用力39
3.3.2 介质中两个微粒子的范德华作用力42
3.4 表面间的静电力44
3.5 微间隙表面间的液桥力作用46
3.5.1 光滑表面之间的液桥力46
3.5.2 粗糙表面之间的液桥力48
3.5.3 表面间液桥力的实验研究51
3.6 微纳尺度作用力的测量54
3.6.1 表面力仪56
3.6.2 扫描隧道显微镜56
3.6.3 原子力显微镜58
3.6.4 原子力显微镜中的力曲线59
参考文献61
4 MEMS微构件的变形与振动62
4.1 典型微构件的变形62
4.1.1 微梁构件的弯曲变形62
4.1.2 薄板构件的弯曲变形65
4.1.3 典型微构件的扭转变形67
4.2 典型微构件的单自由度振动68
4.2.1 振动方程的建立68
4.2.2 无阻尼和有阻尼自由振动68
4.2.3 无阻尼与有阻尼受迫振动71
4.2.4 加速度计的设计原理73
4.2.5 谐振式传感器77
4.3 典型微构件的多自由度振动78
4.3.1 两自由度振动78
4.3.2 连续膜的振动80
4.4 微器件的挤压膜阻尼81
4.4.1 挤压膜阻尼的基本方程与求解81
4.4.2 不可压缩气体的阻尼力系数84
4.4.3 可压缩气体介质的阻尼力系数85
4.4.4 挤压膜阻尼作用下的振动响应86
参考文献87
5 微机械运动表面的接触、黏着与润滑88
5.1 典型微机械运动表面的摩擦学问题88
5.2 MEMS表界面的接触与黏着90
5.2.1 表层结构与表面性质90
5.2.2 表界面接触与弹性接触力学91
5.2.3 表界面黏着机理与黏着接触力学95
5.2.4 微构件的黏附失效100
5.3 微尺度运动界面的摩擦与黏滑101
5.3.1 Bowden-Tabor的简单黏着理论102
5.3.2 摩擦二项式定理102
5.3.3 微尺度运动表面间的黏滑103
5.4 微尺度的润滑与边界滑移106
5.4.1 微尺度润滑106
5.4.2 边界滑移下的流体润滑112
5.5 微构件表面的修饰改性与观测117
5.5.1 表面修饰与改性技术117
5.5.2 微构件表面观测技术121
参考文献123
6 微尺度流动124
6.1 微尺度下的流体特性124
6.1.1 流体的性质与特征时间124
6.1.2 微尺度下受限液体与边界层特性125
6.2 微尺度流动的无量纲数128
6.2.1 Knudsen数128
6.2.2 雷诺数129
6.2.3 扩散系数129
6.2.4 混合数130
6.2.5 毛细数132
6.2.6 表面张力梯度与Marangoni数133
6.3 微流体的压力驱动134
6.3.1 泊肃叶流和流阻134
6.3.2 固-液边界滑移下的流阻135
6.3.3 微管道中气泡造成的流阻136
6.4 电渗和电泳——双电层原理137
6.4.1 双电层的原理及模型——Stern模型137
6.4.2 电渗与电泳142
6.5 微液滴的驱动与操纵145
6.5.1 微液滴的热驱动145
6.5.2 电浸润146
参考文献148
附录A 实验内容与安排150
实验A.1 验证拉普拉斯（Laplace）压力方程的气球实验150
实验A.2 表面张力测定实验151
实验A.3 MEMS分析软件的应用152
实验A.4 原子力显微镜（AFM）测试微观形貌153
附录B 试卷样题155
后记158