过去几十年来,随着高性能计算机的广泛应用(例如计算流体动力学、材料设计、控制和制造等领域),微机电系统和执行器通过微处理器连接以构建高精度传感器和设备,以及先进材料(例如复合材料、形状记忆合金、陶瓷和超导体)的出现,机械工程师的角色发生了巨大变化。这些领域为机械工程专业的学生提供了发挥创造力的特殊机会,要求他们不仅要深入学习,还要广泛学习。提高能源效率和减少环境影响的需求(例如,在新型燃气轮机或电动混合动力汽车中可能实现)要求学生了解力学、热力学、流体力学、燃烧和材料科学的基础知识。在所有这些任务中,现代机械工程师的首要考虑是提高人类的生活质量。工程师还必须时刻意识到地球资源及其环境的有限性以及工程给他们带来的负担。
微机电系统 (MEMS) 技术前景广阔,引起了学术界、实验室、政府和商业领域的极大兴趣。这种兴趣主要集中在使用传统硅处理技术和设备制造的微尺度设备的潜在性能和成本优势上。虽然到 2000 年,微机械设备的市场规模预计将达到每年 101 亿至 142 亿美元,但当前和预测的市场非常细分。这种细分现象也适用于微机械加速度计和陀螺仪市场。高效和 * Sandia 是由 Sandia 公司(洛克希德马丁公司)为美国能源部根据合同 DE-AC04-94AL85000 运营的多程序实验室。^ BRD(通信):电子邮件:brdavie@sandia.gov;电话:(505) 844-5600 MSR(通信):电子邮件:rodgersm@sandia.gov;电话:(505) 844-1784 SM(通信):电子邮件:montags@sandia.gov;电话:(505) 844-6954
摘要 卫星、航空航天设备和微机电系统 (MEMS) 中使用的许多微电子设备、模块和封装都需要长期运行可靠性。封装的电力和信号传输的完整性取决于封装能否在承受封装外部的恶劣力和条件的同时保持密封性,同时能够有效地保护封装组件。管理密封外壳内部的条件包括捕获可有效降低和降低设备功能的 VOC。在设计和开发电子封装时必须考虑所有这些因素。由于这些密封外壳是金属、聚合物、环氧树脂、陶瓷和玻璃的集成体;众所周知,在升高的工作温度下,封装外壳中可能释放出水分 (H 2 O)、氢气 (H 2 )、氧气 (O 2 )、二氧化碳 (CO 2 )、碳氢化合物 (HC) 和挥发性有机化合物 (VOC),这可能导致设备可靠性和使用寿命严重下降。
微加工正从核心领域发展到现代科学技术。许多技术机会都源于制造新型微结构或以缩小尺寸重建现有结构的能力。微结构还应提供研究在小尺寸下发生的基本科学现象的机会,例如在纳米结构中观察到的量子限制。然而,微加工的基本用途是微电子学,其应用范围从微分析到微机电系统 (MEMS)。用于执行化学/生化反应和分析的微型系统需要腔体、通道、泵、阀门、储存容器、耦合器、电极、窗口、桥梁等。这些组件的典型尺寸在长度或宽度上在几微米到几毫米的范围内,在深度和高度上在 100nm 和 100µm 之间。由于微加工,基于微系统的设备的一些优势如下:
摘要:与化学计量简单的氮化铝 (AlN) 相比,锆钛酸铅薄膜 (PZT) 具有优异的压电和介电性能,是先进微机电系统 (MEMS) 器件中另一种有希望的候选材料。大面积 PZT 薄膜的制造具有挑战性,但需求迫切。因此,有必要建立合成参数与特定性能之间的关系。与溶胶-凝胶和脉冲激光沉积技术相比,本综述重点介绍了磁控溅射技术,因为它具有高度的可行性和可控性。在本文中,我们概述了 PZT 薄膜的微观结构特征、合成参数(如基底、沉积温度、气体气氛和退火温度等)和功能特性(如介电、压电和铁电等)。本综述特别强调了这些影响因素的依赖性,为研究人员通过磁控溅射技术获取具有预期性能的PZT薄膜提供实验指导。
机械工程系的教职员工活跃于声学和超声声学、航空学、生物工程、体育工程、产品设计和开发、工业能源效率、太阳能、先进材料、机电一体化、微机电系统、冲击波物理、机器人技术、热流体工程和振动等领域。该系设有六个研究席位,提供硕士和博士课程,让学生在国际知名研究人员的指导下,在包括众多尖端研究实验室在内的基础设施中工作。该系以其设施而闻名,其中包括耦合消声室和混响室、风洞(包括消声风洞)、材料和结构表征设备、超声波扫描仪、控制器原型平台,其几名成员是 3IT 的一部分,这是一个独特的微制造基础设施,包括 1,600 平方米的洁净室,以及其教学设计方法和丰富的创业成分,由众多合作伙伴提供支持。
航空航天应用包括 (1) 薄边界层流的主动控制,有可能消除传统的飞行控制面,减少阻力,提供按需升力,并提高压缩机、涡轮机和低可观测进气口的空气动力学性能,(2) 在单个芯片上完成惯性和导航单元,与传统系统相比,在尺寸、重量和成本方面具有重大优势,(3) 用于鱼雷应用的引信/安全和解除武装系统,(4) 使用微型燃料电池和微型发动机进行微型发电,用于潜在的独立传感器和执行器,具有无线通信,以及微型火箭、(5) 恶劣环境中的应用(例如高温、大量振动循环、侵蚀流和腐蚀性介质)以及 (6) 自主库存和存储环境监控以及使用寿命预测的应用。继这些 MEMS 应用之后,微光机电系统 (MOEMS) 在光通信和传感系统的背景下进行了描述。
摘要 机电工程系统领域企业的竞争力对于促进经济增长和创新起着根本性的作用。本研究的目的是制定一个综合指数来评估公司的竞争力,重点关注运营效率、战略定位和国际环境。使用探索性因子分析,通过对俄罗斯莫斯科的 280 家公司进行问卷调查收集数据。所提出的指数可以对竞争力进行动态评估,能够分析随时间变化的关键指标并预测竞争力的变化。研究结果揭示了影响该行业竞争力的关键因素,有助于决策者制定策略来提高他们的竞争地位。该研究为政策制定者、行业从业者和学术研究人员提升工程机电系统企业的竞争力、促进经济可持续发展提供了宝贵的见解。该研究对文献的贡献及其实际意义使其成为学术界和行业观众的宝贵资源。
可编程光子集成电路正成为量子信息处理和人工神经网络等应用的一个有吸引力的平台。然而,由于商业代工厂缺乏低功耗和低损耗的移相器,目前的可编程电路在可扩展性方面受到限制。在这里,我们在硅光子代工平台 (IMEC 的 iSiPP50G) 上展示了一种带有低功耗光子微机电系统 (MEMS) 驱动的紧凑型移相器。该设备在 1550 nm 处实现 (2.9 π ± π) 相移,插入损耗为 (0.33 + 0.15 − 0.10) dB,V π 为 (10.7 + 2.2 − 1.4) V,L π 为 (17.2 + 8.8 − 4.3) µ m。我们还测量了空气中的 1.03MHz 的驱动带宽 f − 3 dB。我们相信,我们在硅光子代工厂兼容技术中实现的低损耗和低功耗光子 MEMS 移相器的演示消除了可编程光子集成电路规模化的主要障碍。© 2021 美国光学学会