通过引入流体粘度系数的修正公式,对水在微细管道中的流动特性进行分析,简化微细圆管内流体动量方程;并得到了水在固壁边界条件和滑流边界条件下的阻力系数和速度分布.

通过原子、分子操纵,实现在纳米尺度上对材料进行加工,完成单原子、单分子和单电子器件的制作,一直是人们追求的目标.从电场、力和光方面综述了实现原子、分子操纵的原理,重点介绍了扫描隧道显微镜、原子力显微镜和光镊子及其在微电子学、信息科学、基因工程、生命科学、计算机科学、生物技术、表面技术等领域的应用,提出了分子操纵的研究方向.

针对MEMS产品步入市场所面临的问题,总结出MEMS亟待解决的粘着、静电力计算、微流、纳米摩擦、检测、薄膜应力和表面粗糙度七个问题;并对粘着、静电力算、微流和检测计4个问题,分别提出W-S模型微观连续介质理论、电荷分布积分法、当量粘度系数修正法和SPM法4种解决方法,为MEMS的进一步研究提供理论基础.

为研究微机械系统中的黏着、接触和变形等微观现象，基于经典弹性理论和Lennard-Jones势能定律建立了弹性球-球黏着接触模型，得到了黏着力、球面变形量及接触半径随两球体间距的变化规律．结果表明：在黏着引力的作用下，两球体在尚未接触时已产生明显的拉伸变形，导致两球体在1．5倍的原子间距时开始接触；当两球体接触后，球面轮廓和黏着力在接触区内外之间光滑过渡，不存在明显的接触区临界值．通过分析黏着力随间距的变化规律，得出了只有当两球体间距大于5倍的原子间距时，刚性黏着模型才能比较准确地得出两球体间黏着力的结论，为微机械黏着接触问题、纳米摩擦学和原子力显微镜的动态扫描等研究提供了理论根据．

基于滑流修正的气体压膜雷诺方程,分析了矩形截面电容式微加速度计的敏感质量块在轴向运动中受到的气膜阻尼;指出了质量块受到的气膜阻尼力不仅与尺寸和速度有关,还与动量协调系数有关;得到了阻尼力和阻尼系数的简化解析解.

针对微电子机械悬臂梁废品率高的问题,从悬臂梁的加工工艺,分析了在不同工作状态,薄膜应力对悬臂梁的刚度影响;建立了薄膜应力的数学模型;通过仿真发现,在悬臂梁的某些加工温差段,悬臂梁的刚度出现奇异值,变形已不再满足小变形条件的现象;得出某些加工温差段的薄膜应力是导致悬臂梁产生废品因素之一的结论.

针对MEMS粘附现象,论述了有关粘附问题的研究现状,揭示了粘附的本质和研究范围,介绍了目前研究粘附问题所用的分子动力学、连续介质法、准连续介质法、蒙特卡罗法及纳米压痕法和悬臂梁法等各种计算和实验的前沿方法,并对粘附研究的发展提出了初步展望.

随着材料尺寸、加工尺寸的日趋减小,尺寸效应对系统的影响越来越明显,如何控制微电子机械中的粘着力,已成为微电子机械系统提高性能、批量生产、走向市场的关键因素.本文首先介绍了国内外粘着力的研究理论;根据Hamaker理论,推导出圆锥-平面型、四棱锥-平面型、抛物面-平面型模型之间包含斥力项的粘着力表达式;并仿真得到数值结果,从而对微电子机械设计提供理论基础.

根据机电分析动力学原理,建立了PWM悬臂电容式数字微小型加速度计摆片的机电分析动力学模型;在不同的参数下,经过对其进行大量仿真和计算,发现脉冲宽度产生突变,不再同激励加速度呈线性比例现象;分析了产生突变的原因,提出脉宽同激励加速度保持线性比例关系的必要条件,并最终调制出脉宽同激励加速度的线性关系.

为了研究原子力显微镜（AFM）“突跳”现象的产生机理，基于经典弹性理论和Lennard-Jones势能定律建立了AFM针尖与样品纳米接触的弹性模型。给出了在AFM针尖逐渐趋近样品表面的过程中，AFM针尖与样品间的粘着力、样品表面的轮廓曲线和样品表面的变形量随AFM针尖与样品表面间距的变化规律。分析了AFM“突跳”现象的产生机理和影响因素。研究表明，AFM“突跳”现象主要是由样品表面在粘着引力的作用下产生拉伸变形并与AFM针尖“突跳”接触引起的。