多層微懸臂梁彈性常數(shù)的計算方法的研究.pdf

1、微懸臂梁是納米領域重要的微力傳感器，而微懸臂梁的彈性常數(shù)又是決定其力學性能的重要參數(shù)。由于微懸臂梁的尺寸處于微米級，有些特征尺寸甚至已經(jīng)達到了納米級，對微懸臂梁性能參數(shù)的測量工作提出了更高的要求。在微懸臂梁上加工金屬修飾層而制成多層復合微懸臂梁，使得微懸臂梁具有了很多特殊的功能，能夠在生物檢測，化學分析等更多的領域發(fā)揮作用。而多層復合微懸臂梁的彈性常數(shù)的檢測也是一個隨之而來的重要課題。
　　 現(xiàn)今廠家生產(chǎn)微懸臂梁并且加工修飾層之

2、后，對微懸臂梁彈性常數(shù)的計算過程中總是把多層復合微懸臂梁當成單層材料微懸臂梁來看待，忽略微懸臂梁表面沉積層對微懸臂梁彈性常數(shù)的影響，因此必然會引起誤差，影響儀器的精度，也限制了多層復合微懸臂梁的推廣應用。
　　 本文通過對微懸臂梁振動方程的分析求解，進一步推導了多層復合微懸臂梁彈性常數(shù)的理論計算方法。該方法指出了增加沉積層后對微懸臂梁彈性常數(shù)的影響，為今后微懸臂梁傳感器使用上彈性常數(shù)的計算提供了參考。主要內(nèi)容包括：
　　

3、 ⑴介紹了微懸臂梁的結(jié)構(gòu)特性以及工作模式，并介紹了彈性常數(shù)測量的研究現(xiàn)狀和幾種基本的測量方法，
　　 ⑵依據(jù)微懸臂梁的特點，建立了單層微懸臂梁和多層復合微懸臂梁的理論模型。推導了多層復合微懸臂梁彈性常數(shù)的數(shù)值計算方程，并與單層微懸臂梁彈性常數(shù)計算方法進行了對比。
　　 ⑶利用有限元分析軟件ANSYS對多層復合微懸臂梁結(jié)構(gòu)進行建模，并討論了微懸臂梁沉積層厚度對彈性常數(shù)的影響。
　　 ⑷利用原子力顯微鏡測量微懸臂梁結(jié)