微纳光机电系统的仿生设计与制造方法-立项报告

扫码查看

原文链接

NSTRS

中文摘要：微纳技术的发展，正在将人类的加工、操作和感知能力拓展到微米、纳米尺度，给光机电系统的设计与制造带来革命性的变化，创造出新一代信息功能器件与系统。与传统器件相比较，微纳光机电器件与系统不仅具有尺寸小、能耗低的优点，更主要的是，由于微纳结构的尺度效应，微纳器件往往带来新功能和新功效。尤其是微纳结构阵列组成单元间具有良好的协同效应，对器件性能具有很强的结构增强效应。因此，微纳光机电系统是当前国际上最富有活力和具有广泛应用前景的研究领域之一。目前，微电子机械系统（MEMS）技术已经趋于成熟，正向大规模制造发展，为光机电系统实现微型化提供了有效的制造手段。人们利用各种物理、化学方法以及生物技术，已经设计、构筑了数以万计的各种功能微纳结构，并以此为基础制备了诸如纳米马达、微纳二极管、微纳传感器等多种微纳功能器件。特别是仿生技术的发展，使人们能够在分子尺度模拟生物组织、器官的生长、演化的微观过程，进而获得内部构架和外部形态与真实生物组织、器官相似的人工微纳结构。人类在发明工具以后，逐渐开始研制各种各样的机械，从手动、机动到自动不断进步。经过三十五亿年的进化，地球上演化出了数以千万种的各种生物种类，这些生物形态、能力各异，但是它们的共同点是具备了与生存环境相适应的组织、器官和结构，这为人类的技术创新提供了无限的想象空间。从仿生学创立以来，人们开始有意识地从材料、结构、力学、控制、信息等多方面模仿生物，已经取得了大量的成果。已有的研究已经表明，生物体结构长期演化所形成的奇妙功能，如猫头鹰的降噪、昆虫的偏振光导航和壁虎的倒立爬行等卓越功能，大都来自于相关器官微纳尺度上的多层次精妙结构。这种跨微纳尺度结构的协同作用和功能机理将为人类设计新一代功能器件提供重要的启示，而其在生物体内常温、常压条件下的形成和生长机制也为复杂微纳器件的制造工艺提供了极有价值的创新思路。将微纳技术与仿生学相结合，对于发展新型光机电系统具有重要意义，为攻克微纳光机电系统中的关键科学问题和技术难关提供了科学的思路、方法和手段。本项目将系统地针对微纳光机电系统的仿生原理、设计理论和制造方法开展理论和方法研究。

报告作者：

梅涛、孙少明

展开 >

作者单位：

中国科学院合肥物质科学研究院

关键词：

微纳光机电系统仿生猫头鹰降噪偏振光导航壁虎粘附

全文页数：

报告类型：

立项报告

编制时间：

2013-12-25

立项年：

2011