【正文】 創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書(shū)企業(yè)名稱 創(chuàng)業(yè)者姓名 日 期 通信地址 郵政編碼 電 話 傳 真 電子郵件 目錄附錄 第一章 執(zhí)行總結(jié) 第二章 項(xiàng)目介紹 第三章 產(chǎn)品與技術(shù)概述微夾鉗是微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical System, 即 MEMS）應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)重要執(zhí)行器件，用于完成微小目標(biāo)的夾持、移動(dòng)和組裝等動(dòng)作，在微裝配、微操作等方面具有重要的作用。我們產(chǎn)品為一種采用棒狀超磁致伸縮材料作為驅(qū)動(dòng)源的微夾鉗，充分發(fā)揮了超磁致伸縮材料反應(yīng)靈敏、精確等優(yōu)勢(shì)，結(jié)合了簡(jiǎn)易的柔性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，有效地從幾個(gè)方面改善了微夾鉗的性能，增大了微夾鉗的輸出位移和輸出力矩?！盎诔胖律炜s的柔性微夾鉗” 通過(guò)改變微夾鉗的能量供給和驅(qū)動(dòng)方式（使用磁致伸縮GMM棒驅(qū)動(dòng)），較好的解決了上述問(wèn)題，比傳統(tǒng)的微夾鉗具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出位移明顯、穩(wěn)定、耗電小，易于控制夾持力與輸出位移，且響應(yīng)時(shí)間短等特點(diǎn)。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著半導(dǎo)體集成電路微細(xì)加工技術(shù)的成熟和超精密機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，微電子技術(shù)滲透到機(jī)械工程各個(gè)領(lǐng)域。兩者結(jié)合，從而出現(xiàn)了一種微型器件或系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱微機(jī)電系統(tǒng)（Micro Electro Mechanical System, 即 MEMS）。它涉及電子、機(jī)械、材料、信息與自動(dòng)控制等多種學(xué)科并集成了當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的許多尖端成果，可以完成大尺寸機(jī)電系統(tǒng)所不能完成的任務(wù)。作為MEMS的一個(gè)主要方向，微小目標(biāo)的夾持、移動(dòng)和組裝等的研究取得了很大的進(jìn)展。微型夾鉗是操作機(jī)構(gòu)與微型零件之間的接口，直接與被操作物體接觸，因而特別重要。微型零件的制造及裝配要求微型夾鉗結(jié)構(gòu)緊湊、外形尺寸小、能夠輸出足夠的夾持力并且適應(yīng)被操作的微型物體。研究和開(kāi)發(fā)適用于微型零件操作和裝配的微型夾鉗，是實(shí)現(xiàn)微系統(tǒng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于其重要性及廣泛的應(yīng)用，近年來(lái)它已成為微納米技術(shù)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。目前，應(yīng)用較廣泛的微夾鉗的驅(qū)動(dòng)方式主要有：靜電驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)、形狀記憶合金、壓電效應(yīng)、熱驅(qū)動(dòng)、電熱驅(qū)動(dòng)等。與之相比本作品以稀土功能金屬材料超磁致伸縮材料(GMM)作為其驅(qū)動(dòng)源，有效的改變了傳統(tǒng)微夾持器輸出位移小和輸出力矩小的缺陷。驅(qū)動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)靜電驅(qū)動(dòng)效率高、精度高、不發(fā)熱、響應(yīng)速度快靜電力與距離平方成反比，因此其行程小、輸出力小、驅(qū)動(dòng)電壓高電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠性高，能夠承載較大電流，變形量也較大能量消耗高，線圈升溫高，噪聲大以及體積大，電磁線圈微型化很困難，同時(shí)磁性材料生產(chǎn)困難形狀記憶合金輸出力大，變形量也較大響應(yīng)速度較慢，形變成階躍性變化壓電效應(yīng)控制精度高，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力大，驅(qū)動(dòng)功率低，工作頻率寬位移量較小，需要電絕緣要好，壓電塊驅(qū)動(dòng)的微夾鉗體積較大，如果為薄膜驅(qū)動(dòng)的話，制備薄膜相對(duì)困難熱驅(qū)動(dòng)能滿足MEMS中的一些要求，驅(qū)動(dòng)力大響應(yīng)頻率不高，需要適當(dāng)?shù)募訜崞麟姛狎?qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，操作方便，能提供大的輸出力，驅(qū)動(dòng)電壓低，易于集成具有復(fù)雜的幾何形狀，并且局部單元尺寸過(guò)于細(xì)小，需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)由上表的比較可以看出，能量供給和驅(qū)動(dòng)方式是微夾持器設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)，直接決定了夾鉗的主體結(jié)構(gòu)和夾持性能。因此本產(chǎn)品則主要從驅(qū)動(dòng)方式上對(duì)微夾鉗進(jìn)行改善。微夾鉗的主要性能指標(biāo)有響應(yīng)頻率、輸出精度、響應(yīng)速度、輸出行程、輸出力等，而稀土超磁致伸縮材料（GMM）在這些方面具有較明顯的優(yōu)勢(shì)，將其運(yùn)用于微夾持系統(tǒng)中能達(dá)到較好的效果。超磁致伸縮材料（giant magnetostrictive materials, GMM）是一種具有很大磁致伸縮效應(yīng)的材料，即它的尺寸會(huì)隨著磁場(chǎng)的變化而變化。GMM與壓電材料(PZT)和傳統(tǒng)磁致伸縮材料等相比,具有獨(dú)特的性能:(1)在室溫下的磁致伸縮應(yīng)變大。(2)能量密度高 (3)響應(yīng)速度快,一般在幾十毫秒以下,甚至達(dá)到微秒級(jí)。(4)輸出力大,負(fù)載能力強(qiáng),可達(dá)到220800N。(5)其磁極耦合系數(shù)大,電磁能機(jī)械能的轉(zhuǎn)換效率高,一般可達(dá)72%。(6)居里點(diǎn)溫度高,工作性能穩(wěn)定。鑒于GMM的上述優(yōu)良特性,這種材料在許多領(lǐng)域中已引起人們的廣泛重視。超磁致伸縮式柔性微夾鉗是利用GMM在磁場(chǎng)變化時(shí)發(fā)生伸縮形變這一性能而制作的新型微夾持器，具有輸出位移大、輸出力矩大、響應(yīng)快速等諸多優(yōu)點(diǎn)?；谶@些優(yōu)點(diǎn)，其作為驅(qū)動(dòng)元件的同時(shí)可以簡(jiǎn)化微夾鉗的結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示。工作原理：驅(qū)動(dòng)線圈通入可控電流，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)；改變驅(qū)動(dòng)電流的大小，從而改變驅(qū)動(dòng)磁場(chǎng)的大小，進(jìn)而使GMM棒的長(zhǎng)度發(fā)生變化，即可推動(dòng)柔性鉸鏈，實(shí)現(xiàn)位移和力的輸出，來(lái)實(shí)現(xiàn)微小物體的夾持和移動(dòng)，使電磁能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。由于GMM棒的輸出位移直接由線圈產(chǎn)生的磁場(chǎng)控制，而柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)輸出位移與輸入位移呈現(xiàn)特定的關(guān)系，因此很容易實(shí)現(xiàn)其輸出力與輸出位移的控制。并且GMM棒的反應(yīng)十分靈敏，所以超磁致伸縮式微夾鉗具有響應(yīng)速度快且易于控制的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)分析：由于微夾鉗的工作端位于鉗體的末梢處，我們希望其末梢處的結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，以達(dá)到最好的操作環(huán)境。以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于充分發(fā)揮了超磁致伸縮材料的優(yōu)點(diǎn)，將GMM棒的作用端放在了距離柔性鉸鏈很近的位置，這樣雖然作用的力臂很短，距離工作端很遠(yuǎn)，但是由于GMM棒具有輸出位移大、輸出力矩大的特點(diǎn)，所以仍然能足夠保證微夾鉗工作端的夾持力，且增大了其工作行程[3] [4] [5]。同時(shí)結(jié)合了一體化的柔性機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大限度地保證的微夾鉗簡(jiǎn)單并且合理的結(jié)構(gòu)。簡(jiǎn)要介紹柔性機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)：①可單片設(shè)計(jì)，從而降低機(jī)構(gòu)重量，并降低制造與裝配時(shí)間及費(fèi)用。②無(wú)間隙和摩擦，可實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng)。③免于潤(rùn)滑，無(wú)污染。④免于磨損，提高機(jī)構(gòu)使用壽命。因此在微操作工具的設(shè)計(jì)中常采用柔性機(jī)構(gòu)，使機(jī)構(gòu)本身具有成本低、重量輕、部件少、易于裝配等優(yōu)勢(shì)。本產(chǎn)品是使用稀土超磁致伸縮材料作為其驅(qū)動(dòng)源，由于這種材料具有響應(yīng)速度快、驅(qū)動(dòng)電壓低、伸縮系數(shù)大、能量密度大、易于控制等優(yōu)點(diǎn)，因此基于這種新型功能材料制作出來(lái)的微夾鉗具有如下特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低輸出位移明顯、穩(wěn)定、耗電小易于控制夾持力與輸出位移，且響應(yīng)時(shí)間短因此在充分發(fā)揮了這種新型功能材料特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，我們很好地在上述幾個(gè)方面改善了微夾鉗的使用性能。本產(chǎn)品在微型零件的操作和裝配、細(xì)胞操作、微外科手術(shù)、MEMS組裝等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。 第四章 市場(chǎng)分析超磁致伸縮材料（GMM）是自上世紀(jì)70年代迅速發(fā)展起來(lái)的新型功能材料，目前已被視為21世紀(jì)提高國(guó)家高科技綜合競(jìng)爭(zhēng)力的戰(zhàn)略性功能材料。同時(shí)，GMM是一種稀土材料，%，是一個(gè)名符其實(shí)的稀土資源大國(guó)。1992年，鄧小平通知南巡時(shí)發(fā)表了“中東有石油，中國(guó)游稀土”的著名講話。我國(guó)主要稀土礦有白云鄂博稀土礦、山東微山稀土礦、冕寧稀土礦、江西風(fēng)化殼淋積型稀土礦、湖南褐釔鈮礦和漫長(zhǎng)海岸線上的海濱砂礦等等。其中，江西風(fēng)化殼淋積型稀土礦是一種新型稀土礦種，淋積型稀土礦即離子吸附型稀土礦，是我國(guó)特有的新型稀土礦物。所謂離子吸附系稀土元素不以化合物的形式存在，而是呈離子狀態(tài)吸附于粘土礦物中。這些稀土易為強(qiáng)電解質(zhì)交換而轉(zhuǎn)入溶液，不需要破碎、選礦等工藝過(guò)程，而是直接浸取即可獲得混合稀土氧化物。這類礦重稀土元素含量高，經(jīng)濟(jì)含量大，適于手工和半機(jī)械化開(kāi)采，開(kāi)采和浸取工藝簡(jiǎn)單，是一類很有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的稀土礦。此外，白云鄂博稀土礦與鐵共生，主要稀土礦物有氟碳鈰礦和獨(dú)居石，其比例為3∶1，都達(dá)到了稀土回收品位，稀土總儲(chǔ)量REO為3500萬(wàn)噸，約占世界儲(chǔ)量的38%，堪稱為世界第一大稀土礦。 　　微山稀土礦和冕寧稀土礦是以氟碳鈰礦為主，伴生有重晶石等，是組成相對(duì)簡(jiǎn)單的一類易選的稀土礦。 中國(guó)的海濱砂也極為豐富，在整個(gè)南海的海岸線及海南島、臺(tái)灣島的海岸線可稱為海濱砂存積的黃金海岸，有近代沉積砂礦和古砂礦，其中獨(dú)居石和磷釔礦是處理海濱砂回收鈦鐵礦和鋯英石時(shí)作為副產(chǎn)品加以回收。　　中國(guó)的稀土資源儲(chǔ)量大，礦種和稀土元素齊全，稀土品位高，礦點(diǎn)分布合理等，這為中國(guó)GMM工業(yè)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 從1842年焦耳發(fā)現(xiàn)了磁致伸縮現(xiàn)象開(kāi)始，人們對(duì)磁致伸縮材料的研究一直沒(méi)有停止過(guò)。20世紀(jì)40年代，發(fā)現(xiàn)鎳和鈷具有較大磁致伸縮；60年代，發(fā)現(xiàn)鐵氧體也具有較大磁致伸縮；1965年，Legvold等發(fā)現(xiàn)稀土金屬鋱和鏑在0K附近的磁致伸縮達(dá)103 量級(jí)；1969年，Callen提出稀土過(guò)渡金屬形成的化合物具有較高的居里溫度；1971年美國(guó)海軍表面武器實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始尋找在室溫下具有大磁致伸縮的材料，發(fā)現(xiàn)TbFeDyFeSmFe2等具有很好的磁致伸縮性能，但是它們需要很強(qiáng)的磁場(chǎng)才能驅(qū)動(dòng)，這就限制了該材料的應(yīng)用。為此，他們又研究了新的合金材料，這種合金材料具有很高的居里溫度，磁致伸縮性能優(yōu)異，使得實(shí)際應(yīng)用成為可能，由此引起了業(yè)界對(duì)GMM開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的極大關(guān)注。 北京鋼鐵研究總院在GMM制備技術(shù)方面的研究起步較早，1991年在國(guó)內(nèi)率先制備出GMM棒材，獲得了國(guó)家專利。此后又進(jìn)一步開(kāi)展了低頻水聲換能器、光纖電流檢測(cè)、大功率超聲焊接換能器等的研究和應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的年產(chǎn)能達(dá)噸級(jí)的高效集成生產(chǎn)GMM技術(shù)和裝備。北京科技大學(xué)研制的GMM材料在國(guó)內(nèi)外20家單位試用，效果良好。蘭州天星公司也開(kāi)發(fā)了年產(chǎn)能達(dá)噸級(jí)的生產(chǎn)線，在GMM器件開(kāi)發(fā)、應(yīng)用方面頗有建樹(shù)。 另外，2004年經(jīng)全國(guó)稀土標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)審定，由甘肅天星稀土功能材料有限公司制定的“锨摘鐵大磁致伸縮材料”標(biāo)準(zhǔn)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該種材料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建立，對(duì)保護(hù)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在國(guó)際上占據(jù)制造該種材料的技術(shù)制高點(diǎn)有重要意義。供應(yīng)商為企業(yè)生產(chǎn)所需提供特定的原材料、輔助材料、設(shè)備、能源等資源。這些資源的變化直接影響到企業(yè)產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及利潤(rùn)，從而影響企業(yè)營(yíng)銷計(jì)劃和營(yíng)銷目標(biāo)的完成。因此供應(yīng)商對(duì)企業(yè)的影響至關(guān)重要。我公司選址于贛州，而我國(guó)國(guó)土資源部下達(dá)江西省稀土氧化物（REO）開(kāi)采總量控制指標(biāo)中重稀土7400噸，其中分配給贛州市7380噸，%。贛州市擁有贛州稀土礦業(yè)有限公司，江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)公司，贛州虔東稀土集團(tuán)股份有限公司等稀土礦業(yè)公司，能為我公司GMM棒生產(chǎn)提供稀土資源，此外，贛南地區(qū)礦產(chǎn)豐富，保證了產(chǎn)品生產(chǎn)所需能源資源。 競(jìng)爭(zhēng)者 微動(dòng)夾鉗作為一種典型的微執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可成為微裝配機(jī)器人的手爪，在微機(jī)械零件的加工、裝配、生物醫(yī)學(xué)工程和光學(xué)等領(lǐng)域均有很好的應(yīng)用前景。目前主要的產(chǎn)品形式競(jìng)爭(zhēng)者有：靜電驅(qū)動(dòng)夾鉗、熱驅(qū)動(dòng)微夾鉗、壓電驅(qū)動(dòng)微動(dòng)夾鉗、形狀記憶合金微夾鉗、真空吸附微夾鉗；其主要特征如下表：驅(qū)動(dòng)方式 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)靜電驅(qū)動(dòng)效率高、精度高、不發(fā)熱、響應(yīng)速度快靜電力與距離平方成反比，因此其行程小、輸出力小、驅(qū)動(dòng)電壓高電磁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠性高，能夠承載較大電流，變形量也較大能量消耗高，線圈升溫高，噪聲大以及體積大，電磁線圈微型化很困難，同時(shí)磁性材料生產(chǎn)困難形狀記憶合金輸出力大，變形量也較大響應(yīng)速度較慢，形變成階躍性變化壓電效應(yīng)控制精度高，響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)力大，驅(qū)動(dòng)功率低，工作頻率寬位移量較小，需要電絕緣要好，壓電塊驅(qū)動(dòng)的微夾鉗體積較大，如果為薄膜驅(qū)動(dòng)的話，制備薄膜相對(duì)困難 熱驅(qū)動(dòng)能滿足MEMS中的一些要求，驅(qū)動(dòng)力大響應(yīng)頻率不高，需要適當(dāng)?shù)募訜崞麟姛狎?qū)動(dòng)控制簡(jiǎn)單，操作方便，能提供大的輸出力，驅(qū)動(dòng)電壓低，易于集成具有復(fù)雜的幾何形狀，并且局部單元尺寸過(guò)于細(xì)小，需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)在科技發(fā)展日新月異的新世紀(jì)，GMM的重要性必將越來(lái)越突出，應(yīng)用也將更廣泛。預(yù)計(jì)未來(lái)GMM的主要應(yīng)用領(lǐng)域有以下幾個(gè)方面：國(guó)防軍工及航空航天業(yè)，應(yīng)用于水下艦艇移動(dòng)通訊、探/檢測(cè)系統(tǒng)、聲音模擬系統(tǒng)、航空飛行器、地面運(yùn)載工具和武器等；電子工業(yè)及高精度自動(dòng)控制等技術(shù)行業(yè)，用GMM制造的微位移驅(qū)動(dòng)器可用于機(jī)器人、超精密機(jī)械加工、各種精密儀器和光盤驅(qū)動(dòng)器等；海洋科學(xué)及近海工程業(yè)，用于海流分布、水下地貌、地震預(yù)報(bào)等的勘測(cè)裝置和用于發(fā)射及接收聲訊號(hào)的大功率低頻聲納系統(tǒng)等；機(jī)械、紡織業(yè)及汽車制造業(yè)，可用于自動(dòng)剎車系統(tǒng)、燃料/注入噴射系統(tǒng)和高性能微型機(jī)械功率源等；大功率超聲波、石油業(yè)及醫(yī)療業(yè)，用于超聲化學(xué)、超聲醫(yī)療技術(shù)、助聽(tīng)器和大功率換能器等。此外，還可用于振動(dòng)機(jī)械、建筑機(jī)械及焊接裝置、高保真音響等許多領(lǐng)域。超磁致伸縮式微動(dòng)夾鉗是采用GMM作為其驅(qū)動(dòng)源，并結(jié)合柔性鉸鏈機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的一種新型微夾鉗，與已有的夾鉗相比具有多方面的特點(diǎn)，如：可實(shí)現(xiàn)的加持力大；鉗口的位移范圍寬；分辨率高；無(wú)摩擦和磨損；響應(yīng)速度快