基本信息
- 作者： [美]穆罕默德（MohamedGad-el-Hak）主编赵永梅段瑞飞季安译
- 出版社：机械工业出版社*
- ISBN：9787111557333
- 上架时间：2017-3-22
- 出版日期：2017 年3月
- 开本：16
- 版次：1-1
- 所属分类：工业技术 > 机械/仪表 > 自动控制、检测 > 机电一体化
教材 > 研究生/本科/专科教材 > 工学 > 电工电子
机械工业出版社分类专区 > 机工机械分社 > 国际先进技术引进图书
内容简介
相对于人们对涉及的非传统物理的理解，MEMS技术发展得非常快。只有深刻掌握其基本原理，才能促进MEMS技术的提高，才有可能进行微机电系统的设计和制造，并让其在现有的和设想的各个领域广泛应用。本书是MEMS手册中的基础部分，提供有关MEMS理论和技术基础的文献和参考。书中除了介绍MEMS在微小尺度方面的物理学、流体力学、力学、光学、电、润滑，还包含了控制理论、分布式控制及软计算的内容。这些内容涉及未来应用的各种重要基础知识，将其应用于微传感器和微执行器能够实现节约能源的有效控制并提高人工装置性能。本书可供MEMS技术人员和设计人员使用，也可供MEMS专业的高年级本科生和研究生参考。
目录
译丛序
译者序
前言
主编
撰稿人
第1章绪论1
参考文献4
第2章微机械器件的尺度6
2.1简介6
2.2对数坐标图7
2.3机械系统的尺度8
参考文献13
第3章MEMS常用材料的力学性能14
3.1简介14
3.2力学性能的定义15
3.3测试方法17
3.4力学性能参数27
3.5初始设计值34
致谢35
参考文献35
译者序
前言
主编
撰稿人
第1章绪论1
参考文献4
第2章微机械器件的尺度6
2.1简介6
2.2对数坐标图7
2.3机械系统的尺度8
参考文献13
第3章MEMS常用材料的力学性能14
3.1简介14
3.2力学性能的定义15
3.3测试方法17
3.4力学性能参数27
3.5初始设计值34
致谢35
参考文献35
前言
过了没多大一会儿，我觉得有个什么活的东西在我的左腿上蠕动，轻轻地向前移着，越过我胸脯，几乎到了我的下巴前。我尽力将眼睛往下看，竟发现一个身高不足六英寸、手持弓箭、背负箭袋的人！……侥幸的是我把绳子挣断了，拔出了将我的左臂固定到地上的木钉。我把左臂举到眼前，发现了他们绑缚我的方法。这时我又用力一扯，虽然十分疼痛，但还是将绑我左边头发的绳子扯松了一点，这样我才能稍稍将头转动大约两英寸。……这些人是十分出色的数学家，在皇帝的支持与鼓励下，他们机械学方面的知识也达到了极其完美的程度。这个皇帝以崇尚、保护学术而闻名。这个皇帝有好几台装有轮子的机器，用来搬运树木和其他的一些重物。 （《格列佛游记——远航小人国》，乔纳森·斯威夫特，1726）
在内华达州的沙漠中，一个实验出现了可怕的失误。纳米粒子云—微型机器人—已经从实验室逃出。这云可以自我维持和自我复制。它很聪明并且可以从经验中学习。对于所有的实际目的，它是活的。 它被设置为一个捕食者。它在不断进化，每一小时都变得更加致命。 所有摧毁它的企图都已经失败。 而我们则是它的猎物。 （迈克尔·克莱顿的技术惊悚著作《猎物》，哈珀柯林斯出版社，2002）
近三个世纪之余，富有想象力的小说家都在引用上述设想的、有时比我们大很多或比我们小得多的生物的存在性。1959年，物理学家理查德·费曼设想制造出比制造者要小得多的机器。人类自身的尺寸，略微超过1m，恰好位于最小尺寸的亚原子粒子（约10-26m）和可观测的最大尺寸的宇宙范围（约1026m）的正中间。制造工具是人类特有的能力，这种能力将人与地球上的所有其他物种区分开来。在40万年前，古代的智人就雕刻出了符合空气动力学的木制长矛。人制造的东西与他的大小相一致，通常在数量级比自己大或小两个数量级的范围内。我们不停地挑战着时间和空间的极限，乔纳森·斯威夫特(Jonathan Swift,1726)就在他著名的《格利佛游记》中，对世界上常规物理尺度的放大和缩小进行了大胆预测。从宏观上看，公元前2600年，埃及建造的胡夫金字塔高达147m，而1931年竣工的帝国大厦高达449m。在建筑物高度不断创下新的世界纪录的同时，我们人类的设计也在向着另外一个方向努力。一枚硬币的直径一般略大于2cm，从13世纪制表工匠就开始尝试微小型化制作工艺，17世纪显微镜的发明则开辟了直接观察微生物、植物和动物细胞的途径，20世纪后半叶则出现了更小的人造物体，今天集成电路中晶体管在生产中的尺寸达到了018μm，而实验室中则接近10nm（实际上在2013年生产中已经达到22nm，但是实验室水平并没有显著提高，是否意味着摩尔定律终于要失效了？）。 MEMS器件是指特征尺寸为1～100μm、利用集成电路加工技术将机械和电子元件集成的器件。目前MEMS制造技术主要包括硅表面微加工、体硅微细加工、光刻、电镀、塑料成型和电火花加工等。在过去十年中，这个多学科领域展现了爆炸式的增长，技术进步的速度也远远超过了我们对所涉及物理学的理解。以硅加工工艺为代表的一大批新型的加工技术在世界范围内得到了应用和推广，特征尺寸小于100μm的各种各样的器件先后问世，如静电的、磁的、电磁的、气动的和热驱动的致动器、电动机、阀、齿轮、悬臂、振动膜和夹具等，广泛应用于测量压力、温度、流体、速率、声音以及化学成分等；它们不仅是作为传感器和执行器，还作为复杂系统的重要组成部分，例如芯片实验室、机器人、微发动机以及微泵等。备受关注的片上分析系统有望使生物和化学分析的自动化程度与计算机相当。全球投入微米和纳米技术研究的资金从1997年的432亿美元增长至2002年的22亿美元，大约增长了5倍。2004年，美国国家纳米技术计划的预算接近10亿美元，全球的研发投资超过35亿美元。据估计，在10～15年内，微米技术和纳米技术将在每年的材料市场占3400亿美元，电子市场占3000亿美元，药品市场占1800亿美元。 MEMS系列图书有三本，涵盖了微机电系统的各方面，或者更广泛地说，它涉及机电小型化的艺术和科学的几个方面。对MEMS设计、制造和应用，以及它们使用的材料、运输现象和操作的工作机理都进行了讨论。本书包含了微机电系统的电气、结构、流体、传输和控制方面的章节。其他章节涵盖了微型器件在各领域已有的和潜在的应用，包括仪器仪表和分布式控制。最新的微尺度流体力学、晶格玻尔兹曼模拟、以聚合物为基础的传感器和执行器、诊断工具、微执行器、电动非线性器件和分子自组装领域的章节都包含在这套三本书构成的MEMS系列图书的第二本中。MEMS：Introduction and Fundamentals共16章，介绍了相关背景和物理方面的信息；MEMS：Design and Fabrication共14章，讨论了微型器件的设计和制造；MEMS：Applications共15章，回顾了一些微传感器和微执行器的应用。 这套书共45章，都是由这个多学科领域中全球最权威的专家撰写的。这71位撰稿人来自加拿大、中国、印度、以色列、意大利、韩国、瑞典和美国，并分布于学术界、政府和工业界。在本着严谨的前提下，本书的内容对具有工程学或科学背景的读者具有很强的可读性。由于有多位撰稿人参与编写，书中各章节在长度、深度、广度和风格上难免存在差异。这些书作为参考对于本领域有经验的科学家和工程师或者刚刚开始从事电子机械小型化艺术和科学的研究人员以及研究生将会是非常有用的。 主编非常感谢所有撰稿人的奉献精神、努力以及无私慷慨地奉献他们的时间，没有物质奖励，只有希望他们的辛勤工作可能有一天给别人的生活带来某些变化。同时也要感谢Taylor & Francis集团的Cindy Renee Carelli（采集编辑）、Jessica Vakili（生产协调）、N. S. Pandian和Macmillan India有限公司编辑团队的其他成员，Mimi Williams和Tao Woolfe（项目编辑），他们的工作热情和努力感染着每一个人。
在内华达州的沙漠中，一个实验出现了可怕的失误。纳米粒子云—微型机器人—已经从实验室逃出。这云可以自我维持和自我复制。它很聪明并且可以从经验中学习。对于所有的实际目的，它是活的。 它被设置为一个捕食者。它在不断进化，每一小时都变得更加致命。 所有摧毁它的企图都已经失败。 而我们则是它的猎物。 （迈克尔·克莱顿的技术惊悚著作《猎物》，哈珀柯林斯出版社，2002）
近三个世纪之余，富有想象力的小说家都在引用上述设想的、有时比我们大很多或比我们小得多的生物的存在性。1959年，物理学家理查德·费曼设想制造出比制造者要小得多的机器。人类自身的尺寸，略微超过1m，恰好位于最小尺寸的亚原子粒子（约10-26m）和可观测的最大尺寸的宇宙范围（约1026m）的正中间。制造工具是人类特有的能力，这种能力将人与地球上的所有其他物种区分开来。在40万年前，古代的智人就雕刻出了符合空气动力学的木制长矛。人制造的东西与他的大小相一致，通常在数量级比自己大或小两个数量级的范围内。我们不停地挑战着时间和空间的极限，乔纳森·斯威夫特(Jonathan Swift,1726)就在他著名的《格利佛游记》中，对世界上常规物理尺度的放大和缩小进行了大胆预测。从宏观上看，公元前2600年，埃及建造的胡夫金字塔高达147m，而1931年竣工的帝国大厦高达449m。在建筑物高度不断创下新的世界纪录的同时，我们人类的设计也在向着另外一个方向努力。一枚硬币的直径一般略大于2cm，从13世纪制表工匠就开始尝试微小型化制作工艺，17世纪显微镜的发明则开辟了直接观察微生物、植物和动物细胞的途径，20世纪后半叶则出现了更小的人造物体，今天集成电路中晶体管在生产中的尺寸达到了018μm，而实验室中则接近10nm（实际上在2013年生产中已经达到22nm，但是实验室水平并没有显著提高，是否意味着摩尔定律终于要失效了？）。 MEMS器件是指特征尺寸为1～100μm、利用集成电路加工技术将机械和电子元件集成的器件。目前MEMS制造技术主要包括硅表面微加工、体硅微细加工、光刻、电镀、塑料成型和电火花加工等。在过去十年中，这个多学科领域展现了爆炸式的增长，技术进步的速度也远远超过了我们对所涉及物理学的理解。以硅加工工艺为代表的一大批新型的加工技术在世界范围内得到了应用和推广，特征尺寸小于100μm的各种各样的器件先后问世，如静电的、磁的、电磁的、气动的和热驱动的致动器、电动机、阀、齿轮、悬臂、振动膜和夹具等，广泛应用于测量压力、温度、流体、速率、声音以及化学成分等；它们不仅是作为传感器和执行器，还作为复杂系统的重要组成部分，例如芯片实验室、机器人、微发动机以及微泵等。备受关注的片上分析系统有望使生物和化学分析的自动化程度与计算机相当。全球投入微米和纳米技术研究的资金从1997年的432亿美元增长至2002年的22亿美元，大约增长了5倍。2004年，美国国家纳米技术计划的预算接近10亿美元，全球的研发投资超过35亿美元。据估计，在10～15年内，微米技术和纳米技术将在每年的材料市场占3400亿美元，电子市场占3000亿美元，药品市场占1800亿美元。 MEMS系列图书有三本，涵盖了微机电系统的各方面，或者更广泛地说，它涉及机电小型化的艺术和科学的几个方面。对MEMS设计、制造和应用，以及它们使用的材料、运输现象和操作的工作机理都进行了讨论。本书包含了微机电系统的电气、结构、流体、传输和控制方面的章节。其他章节涵盖了微型器件在各领域已有的和潜在的应用，包括仪器仪表和分布式控制。最新的微尺度流体力学、晶格玻尔兹曼模拟、以聚合物为基础的传感器和执行器、诊断工具、微执行器、电动非线性器件和分子自组装领域的章节都包含在这套三本书构成的MEMS系列图书的第二本中。MEMS：Introduction and Fundamentals共16章，介绍了相关背景和物理方面的信息；MEMS：Design and Fabrication共14章，讨论了微型器件的设计和制造；MEMS：Applications共15章，回顾了一些微传感器和微执行器的应用。 这套书共45章，都是由这个多学科领域中全球最权威的专家撰写的。这71位撰稿人来自加拿大、中国、印度、以色列、意大利、韩国、瑞典和美国，并分布于学术界、政府和工业界。在本着严谨的前提下，本书的内容对具有工程学或科学背景的读者具有很强的可读性。由于有多位撰稿人参与编写，书中各章节在长度、深度、广度和风格上难免存在差异。这些书作为参考对于本领域有经验的科学家和工程师或者刚刚开始从事电子机械小型化艺术和科学的研究人员以及研究生将会是非常有用的。 主编非常感谢所有撰稿人的奉献精神、努力以及无私慷慨地奉献他们的时间，没有物质奖励，只有希望他们的辛勤工作可能有一天给别人的生活带来某些变化。同时也要感谢Taylor & Francis集团的Cindy Renee Carelli（采集编辑）、Jessica Vakili（生产协调）、N. S. Pandian和Macmillan India有限公司编辑团队的其他成员，Mimi Williams和Tao Woolfe（项目编辑），他们的工作热情和努力感染着每一个人。
