1。2。3。应用基础

研究MEMS技术意义在于其应用，当前已经正在应用和即将可以应用的领域包括机床汽车、航空航天、生物化学工程、医疗设备、自动化建设、消费品和国家防预等。甚至可以说，MEMS技术几乎可以应用范围覆盖所有的行业领域，而它与不同的技术相结合，极有可能会产生某些新型的MEMS器件。

微传感器、微执行器是构成MEMS的基础。而微传感器无疑是MEMS研究中最具活力与现实意义的领域，多种微传感器已经商业化。

MEMS的另一重要基础是微执行器。有关微执行器的研究成果很多，如微电机、微陀螺、微泵等。但是能够像喷墨打印机用的高分辨率喷墨头那样，成功的传化为商品的并不多。主要是因为微执行器需要直接作用于现实的物质世界并与之进行能量交换，而微执行器本身的微小在某种程度上决定它的脆弱性，因而限制了它的作用方式、作用范围和作用能力。所以无论是对微执行器的设计还是对它的应用方式都需要做进一步的探讨和研究。

MEMS是传感器和执行器的有机组合，它是微机械研究的最高层次。1987年美国德州仪器公司发明的数字微镜器件是典型的MEMS器件，另一个成功的MEMS实例是德国因兹技术研究所使用两个采用LIGA技术制作的5mm大小的微电视“使世界上最小的直升机腾空而起”。各种微型机器人更是MEMS研究的一个重要目标。

1。3 微/纳机电系统将来发展趋势

在将来几十年里，微/纳机电系统的研究预计将继续跃升，在如下所示的六个方向极有可能取得长足进步：

（1）应用更为宽广。为了满足人类日益增长的物质文化需求，MEMS器件的应用领域将更具多样性，其中包括小批量的工业生产应用。传感器的应用技术更是会不断发展，这类产品现在已有成功案例，如自动机器人、医疗设备、执行器以及显示器，这些将成为新兴产业当中的有力竞争者。

（2）迅速而繁琐的系统设计即将实现。微/纳机电系统设计的方法和核心技术逐渐趋向老练，而设计的难度将连续上升。现代设计和仿真器具便于在既定时间内完成结构复杂的设计，并且具有非常高的精度。

（3）电子功能集成不断向前进步。从电路集成的发展中MEMS器件将受到更大的助力，就是把电子和逻辑、计算和决策等功能与机械器件集成在一起。

（4）生产制造MEMS产品的效率将不断增强。由于MEMS加工的方法和设备不断趋向于成熟，代为生产技能稳步前进，名副其实的无生产线微/纳机电系统发展模式将成为可能。封装技术已成为决定MEMS设计方案的首要因素。

（5）微/纳机电系统生产发展将进入更大的一匹。

（6）互相竞争越来越激烈。由于MEMS产品将逐渐达成更多更全面的功能，其小型化以及低成本，对现有产品发动挑战或淘汰的作用，因此竞争将更加激烈，而激烈的竞争性促进了创新。

1。4 Pull-in失稳现象

Pull-in失稳问题是微/纳机电系统静电微执行器的一个值得讨论问题，一直得到全国各地学者的格外关注。许多作者已经广泛研究了MEMS / NEMS执行器的拉入行为和参数分析[2-18]。对于NEMS执行器，始终考虑分子间力[19-22]的影响，如范德华力和卡西米尔力。

纳米光束偏转的分布参数模型构成了非线性四阶常微分方程的边界值问题。林和赵[16]和郭和赵[23]通过考虑范德华力的影响，研究了纳米级静电致动器的动态特性。郭和赵[24]，林和赵研究了van derWaals力和卡西米力对静电扭转NEMS执行器稳定性的影响。 Abadyan等[9]，Koochi等[5,13]，Noghrehabadi等[14]和Duan等使用Adomian分解方法来处理非线性边界值问题的类似模型。 Ma等[17]通过同伦扰动法研究悬臂NEMS执行器的不稳定性。 Ramezani等人[6,15]和段和Rach [18]研究了纳米悬臂梁的不稳定性，假设二次多项式为偏转期间梁的形状函数。