美国空军与密歇根州立大学合作成果斐然，将进一步展开可编程MEMS研发
2017-05-27 13:35:19 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
据麦姆斯咨询报道，来自美国空军和密歇根州立大学的科学家根据一项合作研究和开发协议，已研制出第一代基于智能材料的MEMS微镜。
据麦姆斯咨询报道，来自美国空军和密歇根州立大学的科学家根据一项合作研究和开发协议，已研制出第一代基于智能材料的MEMS微镜。
美国空军研究实验室传感器局的集成电路和微系统分局，已经研制出MEMS微镜用于光电军事应用，特别是二氧化钒做为微执行器的MEMS技术。微执行器为器件提供动力。二氧化钒——VO2，被称为是独一无二的“智能”的材料，这是因为它能迅速响应外界刺激，许多特性随之改变，显得无所不能。与其它材料相比，VO2只需很少的能量就能提供动力。
左图：在MEMS器件上的VO2材料双压电晶片元件，用蓝色标注；右图：器件的顶视图
该器件是根据美国空军研究实验室传感器局和密歇根州立大学之间的合作研究和开发协议研制的（图片来源：密歇根州立大学）
MEMS是通过微加工形成的微型机械或机电器件或结构。通常在衬底上制作出微传感器、微执行器、微电子和微结构等。测量范围从几毫米到1微米不等。MEMS微镜在光学相控阵、光谱、光开关、跟踪定位、显微镜、光学显示器和医疗成像等领域皆有应用场景。
鉴于密歇根州立大学的科学家拥有VO2沉积和特性研究，以及材料集成到微米级器件的丰富经验，双方签订了一份五年的CRADA（collaborative research and development agreement，合作研究和开发协议）。该协议允许密歇根州立大学的科学家利用美国空军的设施、人员和材料进行VO2薄膜生长和集成至MEMS器件的试验。美国空军人员参与器件测试、数据分析和新工艺设计等工作。
“我们与密歇根州立大学的合作在推进微执行器和微镜的科技进步方面是无价的。”来自传感器局的John Ebe博士谈到，“他们的专业知识结合美国空军研究实验室独有制造能力，大大加快研究MEMS执行器（如微镜）的步伐。”
协议开展的第一年，团队开发了第一代VO2 MEMS微镜。该器件在相变过程中仅需最小的功率就能发生大量的运动。在测试过程中，表现为垂直运动75微米，倾斜角度为5.5度。研究过程中，材料显示出滞后行为，这意味着器件对力或刺激的响应是依赖于以前的响应。展望未来，研究人员可预测器件将如何对某些电信号作出反应，因此可以对其“编程”来满足特定的响应。
密歇根州立大学电气和计算机工程教授Nelson Sepulveda认为：“CRADA签订后的工作，让MEMS微镜工作采用了一种前所未有的机理。在MEMS微镜中使用相变材料是一种可编程和降低功耗的全新的工作原理。”
Sepulveda教授解释：“我们也在实施新技术上取得了令人鼓舞的进展，这可以显著提高军事技术，如智能窗可能为隐形的应用。”
一份详细介绍了研究结果的论文已发表在《微机电系统杂志》上。今后，研究将集中在开发可编程MEMS微镜和器件设计的改善，以便更好地控制器件和获得更大的运动。该研究小组正在研究了VO2用于可变光衰减器。
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