納米機(jī)械學(xué)ppt課件-在線瀏覽
2025-06-21 12:00本頁面
【正文】 應(yīng)用 ? 空間應(yīng)用 ? 用作運行參數(shù)測量的微加速度計已進(jìn)行了地面輻照實驗 ， 正在進(jìn)行飛行搭載實驗 ? 微陀螺 、 微推進(jìn)和微噴管等微系統(tǒng)基礎(chǔ)研究 ? 通信方面 ? 光通信正在向有光交換功能的全光通信網(wǎng)絡(luò)方向發(fā)展 ? 無線通信則要求增強(qiáng)功能 （ 如聯(lián)網(wǎng)等 ） 和減小功耗 。 磁阻元件 ? 鐵磁性薄膜磁阻元件 /半導(dǎo)體磁阻元件 ? 原理 ? 電阻率與磁場關(guān)系推導(dǎo) 20( ) ( / )ysR H R R H H???? 結(jié)構(gòu) 磁阻金屬或合金制成矩形薄膜，在無外磁場時磁矩沿著長度 x方向（易軸方向），外加磁場沿薄膜的寬度 y方向等 材料在磁場中表現(xiàn)出的電阻率各向異性 ——存在問題：非線形關(guān)系 施加偏場的方法 ——解決線性化問題 磁阻元件 重要用途 ——磁盤驅(qū)動器中的讀出磁頭 器件發(fā)展 ?MRGMRMI ?靈敏度指標(biāo) %/Oe 磁通門 ? 原理 ?固有狀態(tài) ?在外加磁場信號的影響 ——通過分析脈沖的相位變化，可測量外加磁場的大小 ——最常用的形式：讀出偶次諧波，傅里葉分析出結(jié)果 ? 特點 ?直流或很低頻率 ?高靈敏度 1010T 磁通門 ? MEMS磁通門結(jié)構(gòu) ?材料選用 ——線圈 /磁芯 /絕緣層 /基底 ?注意工藝結(jié)構(gòu)特點 ?分析工藝兼容性 2 微型機(jī)械 （ 1） 微型機(jī)械零件 （ 2） 微型電機(jī) （ 3） 納米尺度定位馬達(dá) （ 4） 微型機(jī)器 （ 1）微型機(jī)械零件 ? 微型機(jī)械就是很小的機(jī)械裝置 ， 其零件的尺寸多在 1毫米以下 。 在微型機(jī)械世界里 ， 一粒塵埃就是一個龐然大物 ， 一旦流入輪間就能卡住齒輪 ， 使其停止轉(zhuǎn)動 。 美國威斯康星大學(xué)制出了直徑為100微米的金屬齒輪 。 這些微機(jī)械部件有多小呢？我們可以將它與灰塵尺寸做個對比 右圖正前方毛毛嘈嘈的東西是一?；覊m，其后方是一個微機(jī)械部件。 ? 不久前美國桑迪亞國家實驗室研制出微型發(fā)動機(jī) ， 齒輪只有花粉顆粒大小 ， 需借助于顯微鏡觀看它的旋轉(zhuǎn) ， 其速度為每分鐘 30萬轉(zhuǎn) 。 ? 東京大學(xué)山下勛教授日前開發(fā)出一種微型機(jī)械零件 “ 自組織化 ” 自動裝配技術(shù) 。 山下教授受此啟發(fā) ， 先在微型零件表面涂上化學(xué)物質(zhì) ， 讓他們具有親水性或疏水性 ， 然后放入溶液中 。 只要在零件表面涂料上下功夫 ， 零件就會根據(jù)需要很好地結(jié)合在一起 。 （ 2）微型電機(jī) ? 科學(xué)家們不僅研制出了微型零件 ， 而且還制作了微型渦輪機(jī)和電動機(jī) 。 1988年華裔美國留學(xué)生馮龍生等人制作出了第一臺具有微米量級轉(zhuǎn)子尺寸的微型靜電馬達(dá) ， 引起國際上的轟動 。 此后 ， 許多國家的實驗室重復(fù)了他們的實驗 ， 并在電機(jī)結(jié)構(gòu) 、 性能和尺寸上作了許多改進(jìn) ， 轉(zhuǎn)子直徑從最初的數(shù)百微米降到 50微米 ， 轉(zhuǎn)速提高到 10萬轉(zhuǎn)／分鐘 。 微型馬達(dá) 兩種微電機(jī)的結(jié)構(gòu) （ 3）納米尺度定位馬達(dá) ? 除了本身尺寸很小的馬達(dá)已問世之外 ， 在納米級尺度上移動和定位的 “ 納米 ” 馬達(dá)已研制成功 ，并已投入使用 。 例如 ， 在掃描隧道顯微鏡 （ STM） 、 原子力顯微鏡 （ AFM） 上用于精確定位的由壓電陶瓷材料制成的納米級逼近裝置 。 最近美國 Burleigh儀器公司推出一種壓電陶瓷步進(jìn)馬達(dá)，其工作原理示如下圖所示 壓電陶瓷步進(jìn)電機(jī)工作原理 研究人員在活細(xì)胞內(nèi)的能源機(jī)制啟發(fā)下，制造出了一種分子馬達(dá)。 分子馬達(dá) 分子馬達(dá)，又名分子發(fā)動機(jī)，是分布于細(xì)胞內(nèi)部或細(xì)胞表面的一類蛋白質(zhì)，它們的構(gòu)象會隨著與 ATP和ADP的交替結(jié)合而改變， ATP水解的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，引起馬達(dá)形變，或者是它和與其結(jié)合的分子產(chǎn)生移動。例如肌肉中的肌球蛋白會拉動粗肌絲向中板移動，引起肌肉收縮。 分子馬達(dá) ? 分子馬達(dá)是由生物大分子構(gòu)成 ， 利用化學(xué)能進(jìn)行機(jī)械做功的納米系統(tǒng) 。 以微管蛋白為軌道 ， 沿微管的負(fù)極向正極運動 ， 并由此完成各種細(xì)胞內(nèi)外傳質(zhì)功能 。 該設(shè)備共包括三個組件 ，兩個金屬推進(jìn)器和一個附屬于與金屬推進(jìn)器相連的金屬桿的生物分子組件 。 這種技術(shù)仍處于研制初期 ， 它的控制和如何應(yīng)用仍是未知數(shù) 。 （ 4）微型機(jī)器 微型汽車和大米粒 微型機(jī)器 小型機(jī)器人，它用吸盤式的腳垂直在墻壁上移動 納米火車 ? 美國華盛頓大學(xué)正在
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