基于典型MEMS膜/梁结构的RF MEMS柔性器件弯曲特性模型理论与实验研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61774032
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0407.微纳机电器件与控制系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

RF MEMS flexible devices have an extremely wide application prospect in airborne/spaceborne radars and IoT (internet of things) communication systems due to their unique flexibility and ductility, as well as the efficient and low cost fabrication process. However, because of the lack of modeling of bending characteristics and experimental characterizations of RF MEMS flexible devices, the application researches of such devices have been severely restricted. Therefore, this project proposes the bending characteristics model of RF MEMS flexible devices according to complex environment applications. A structure deformation/stress coupling model based on device/substrate dual deformation has been firstly established. And then, the mechanical/microwave properties analytical model based on the coupling model has been built. Finally, the complete bending characteristics model and design method of RF MEMS flexible devices have been established. The model realizes the good grasp of the performance variation regularity of RF MEMS flexible devices under the bending substrate condition. The RF MEMS flexible devices prototypes based on typical MEMS membrane/beam structure have been developed. These prototypes can validate the effectiveness of the bending characteristics model and design method. The project will provide profound theoretical foundation for the realization of the deep researches and practical applications of RF MEMS flexible devices.
RF MEMS柔性器件以其独特的可弯曲延展性及其高效、低成本的制造工艺,在机载/星载雷达和物联网通信系统中具有非常广阔的应用前景。然而,由于目前缺乏对RF MEMS柔性器件弯曲特性的理论建模和实验表征,因此严重制约着RF MEMS柔性器件的应用研究。为此,本项目根据适用于复杂环境应用的RF MEMS柔性器件弯曲特性模型这一总体目标,首次提出一种基于器件/基板双变形的结构形变/应力耦合关系模型以及基于这一耦合模型的器件力学/微波性能影响解析模型,建立完整的分析RF MEMS柔性器件弯曲特性的模型理论和方法,实现弯曲变形条件下RF MEMS柔性器件性能参数变化规律的掌握,研制出基于典型MEMS膜/梁结构的RF MEMS柔性器件样片,验证所建立的弯曲特性模型理论和方法的正确性和有效性,从而为真正实现RF MEMS柔性器件的深入研究和实际应用提供坚实的理论基础。

结项摘要

针对项目的研究内容与目标,首次提出并建立了完整的分析RF MEMS柔性器件弯曲特性的多物理域模型理论和设计方法,包括典型MEMS双端固支梁、悬臂梁、V型梁和电容结构的力学弯曲特性、动态弯曲特性和微波弯曲特性模型以及阻抗预匹配模型。通过理论分析、优化设计和工艺制备研制出了基于典型MEMS膜/梁结构的RF MEMS柔性器件样片,测试结果与理论计算结果和仿真结果对比显示变化规律完全一致,且最大误差不超过±10%,验证了所建立的弯曲特性模型和设计方法的正确性和有效性,为真正实现RF MEMS柔性器件的深入研究和实际应用提供了坚实的理论基础。本项目的科学意义在于通过对构成各类RF MEMS柔性器件的基本膜/梁结构进行全面而深入的建模研究,构建出最底层的典型MEMS膜/梁结构力学、动态、热学、微波等多物理域弯曲特性模型。四种典型MEMS膜/梁结构多物理域弯曲特性模型具有普适性,可以作为最基本的“拼图”构造出更为复杂的RF MEMS柔性器件多物理域弯曲特性模型,从而为绝大多数的RF MEMS柔性器件结构设计提供坚实的理论基础。本项目的研究成果可以应用于机载/星载雷达、智能蒙皮、可穿戴设备等细分领域中,解决其射频微系统面临的复杂环境空间下共形、小型化、轻量化内在需求,实现RF MEMS柔性器件及系统弯曲条件下的性能预测和优化补偿,极大推进RF MEMS柔性器件及系统的实用化进程。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(17)
The study of a high-isolation single-pole-double-throw RF MEMS switch
高隔离度单刀双掷射频MEMS开关的研究
  • DOI:
    10.1142/s0217984918503621
  • 发表时间:
    2018-10
  • 期刊:
    Modern Physics Letters B
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Han Lei;Xiao Shen
  • 通讯作者:
    Xiao Shen
Highly sensitive and large range strain sensor based on synergetic effects with double conductive layer structures
基于双导电层结构协同效应的高灵敏度大范围应变传感器
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2020.112515
  • 发表时间:
    2021-02-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Nie, Meng;Ren, Xiangyu;Su, Shi
  • 通讯作者:
    Su, Shi
A Novel Transmitting Module Self-Monitoring Protection System Based on MEMS Sensors and Actuators
基于MEMS传感器和执行器的新型发射模块自监测保护系统
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE MICROWAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Lei Han;Shen Xiao
  • 通讯作者:
    Shen Xiao
基于 LCP 柔性衬底的 MEMS V 型梁结构的设计制备与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    电子器件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吝晓楠;吴虹剑;田蕾;于洋;韩磊
  • 通讯作者:
    韩磊
A thermal resistance network model based on three-dimensional structure
基于三维结构的热阻网络模型
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2018.10.053
  • 发表时间:
    2019-02-01
  • 期刊:
    MEASUREMENT
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Han, Lei;Tong, Zhenyang
  • 通讯作者:
    Tong, Zhenyang

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其他文献

基于地形梯度的黄河流域中段植被覆盖时空分异特征———以延安市为例
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牵张应力特征和成骨细胞生物学效应的体外研究现状
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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其他文献

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韩磊的其他基金

基于折纸结构的三维高性能纵向驱动RF MEMS器件设计理论与实验研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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