TiNi形狀記憶合金薄膜制備工藝及其單元互聯(lián)微執(zhí)行器研究.pdf

1、大連理工大學(xué)博士學(xué)位論文TiNi形狀記憶合金薄膜制備工藝及其單元互聯(lián)微執(zhí)行器研究姓名：曲炳郡申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師：王立鼎20010901中的應(yīng)用。有別于傳統(tǒng)方法，采用濺射的Pt膜作為ItNi薄膜在HT，lINOdlq20中腐蝕的保護(hù)掩膜。大量試驗(yàn)表明：配比為35ml：27ml：118ml的HF／I]N03／H20腐蝕系統(tǒng)對TiNi薄膜具有較快的腐蝕速率，而且對Si的腐蝕不明顯，因而適合于硅基TiNi形狀記憶薄膜的

2、濕法腐蝕。同時(shí)，Pt掩膜在瑚坍NOdrt20腐蝕系統(tǒng)中具有抗腐蝕力強(qiáng)、不脫落的特點(diǎn)，是腐蝕較厚髑喇膜(15pm)的理想掩膜材料。此外，研究了Si基TtNi形狀記憶薄膜的結(jié)構(gòu)釋放工藝，并通過實(shí)驗(yàn)得到了理想的工藝模塊。以微機(jī)器人為應(yīng)用背景，研制了Tdqi形狀記J乙薄膜驅(qū)動的雙薄膜型SMA旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，建立了該關(guān)節(jié)的驅(qū)動模型。通過三個(gè)SMA旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)互聯(lián)，研制出由一個(gè)微操作臂和～個(gè)微手爪構(gòu)成的二維微機(jī)器人原型，建立了其運(yùn)動學(xué)方程，并進(jìn)行了驅(qū)動特性研

3、究。以微小物體操作為背景，研制了T酣i形狀記憶薄膜驅(qū)動硅微夾持器。試驗(yàn)表明：微夾持力穩(wěn)定輸出為11ran，夾持尺寸范圍在1664011tm之間，驅(qū)動功率03W，表明Ⅱ哺形狀記憶薄膜具有用于微執(zhí)行器的突出優(yōu)勢。綜上所述，本文基于SMA的驅(qū)動機(jī)理所提出的單元互聯(lián)方法，能夠從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度改進(jìn)SMA驅(qū)動特性的不足，這對于拓展SMA的應(yīng)用范圍具有重要意義。所研制的雙薄膜型SMA旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，在易于微型化的同時(shí)，既避免了傳統(tǒng)機(jī)械式運(yùn)動副存在摩擦和裝配間