如果考虑恒定电流流动情况即产生的电磁力为 OL 2 ax 上式电流与导体的横截面积有关,既i120 是无量纲的,因此电磁力的尺度为F∝(2)()=1 由上式可知,尺度减小10倍,将会导致电磁力减小 104,即10000倍,这与静电力与L2成比例形成鲜明对 比,电磁力在尺度方面不利的减小是静电力的100倍。 这就是为什么几乎所有的微马达和制动器都采用静电 驱动,而宏观的马达和制动器通常采用电磁驱动。另 外一个原因是由于空间的容量问题。 电种域女学
如果考虑恒定电流流动情况即产生的电磁力为 上式电流i与导体的横截面积有关，既 , 是无量纲的，因此电磁力的尺度为 由上式可知，尺度减小10倍，将会导致电磁力减小 104 ，即10000倍，这与静电力与L 2成比例形成鲜明对 比，电磁力在尺度方面不利的减小是静电力的100倍。 这就是为什么几乎所有的微马达和制动器都采用静电 驱动，而宏观的马达和制动器通常采用电磁驱动。另 外一个原因是由于空间的容量问题。 1 2 2 L i x F = 2 i l U x 2 2 4 F l ( )( ) l l =
②5、电学中的尺度效应 电能是MEMS的主要能源。电主要应用在微系统的 静电、压电和热阻加热驱动上。涉及到电的尺度规律 可以从电阻、电阻功率损失、电场能等物理规律中得 出。 电阻 R A 电阻功率损失 R ∝C 式中,V是所加电压 电场能U=EE2()2 电种域女学
电能是MEMS的主要能源。电主要应用在微系统的 静电、压电和热阻加热驱动上。涉及到电的尺度规律 可以从电阻、电阻功率损失、电场能等物理规律中得 出。 电阻 电阻功率损失 式中，V是所加电压 电场能 1 ( ) A R= l l − 2 1 ( ) V P l R = 0 ( )l 1 2 2 ( ) 2 U E l − = 5、电学中的尺度效应
这些尺度规律证明对于器件的微型化是有用的 但是对一个带有电源的系统,如静电驱动电路电源 CC a 功率损失与可用能量的比率为 P ( 上式说明能量供给系统尺度减小时的不利,当电 源的尺度减小10倍(如电源用于导电的材料线性尺 寸)会导致由于电阻率的增加而引起的100倍功率 损失。 电种域女学
这些尺度规律证明对于器件的微型化是有用的。 但是对一个带有电源的系统，如静电驱动电路电源 功率损失与可用能量的比率为 上式说明能量供给系统尺度减小时的不利，当电 源的尺度减小10倍（如电源用于导电的材料线性尺 寸）会导致由于电阻率的增加而引起的100倍功率 损失。 3 ( ) E l aV 1 2 3 ( ) ( ) (1) aV P l l E − = =
6、流体力学中的尺度效应 对微小体积流动,毛细现象是主要问题。毛细流动 不能随意按比例缩小 对于微尺度,几乎所有的流体流动都是层流,因此 用圆管层流公式推导微尺度流体流动的尺度效应。 流体流经长度为,半径为a的小圆管时的压降可用 哈根泊肃叶定律算出。 流体的体积流速 流人 流出 兀t△p 8uL 式中:a为管的半径,△为管长的压}种大
对微小体积流动，毛细现象是主要问题。毛细流动 不能随意按比例缩小. 6、流体力学中的尺度效应 对于微尺度，几乎所有的流体流动都是层流，因此 用圆管层流公式推导微尺度流体流动的尺度效应。 流体流经长度为l，半径为a的小圆管时的压降可用 哈根-泊肃叶定律算出。 流体的体积流速 4 8 a p Q L = 式中: a为管的半径， 为管长 p l的压差
压力梯度为△p_8Mlm △X 结论:当管的半径减小10倍时,单位长度的管压降 将提高1000倍。上述分析表明在微米和亚微米尺度 下,由于流体流动的尺度减小所引起的不利情况需 要寻找新的原理代替传统的容积驱动。这些新原理 包括压电、电渗、电湿润和电液力驱动。 电种域女学
结论：当管的半径减小10倍时，单位长度的管压降 将提高1000倍。上述分析表明在微米和亚微米尺度 下，由于流体流动的尺度减小所引起的不利情况需 要寻找新的原理代替传统的容积驱动。这些新原理 包括压电、电渗、电湿润和电液力驱动。 2 8 p Vave x a = 压力梯度为