MEMS技术发展及未来趋势探索

王鸿睿 梁柱 段国栋 马炎

摘要：伴随着科学技术的不断发展，微系统在国防科技中的应用范围也在扩大，能在打造结构智能化应用体系的同时，实现元件轻量化和小型化发展目标，从而提高航空控制工作的整体效益。本文分析了MEMS技术发展现状，并对其未来发展趋势予以讨论。

关键词：MEMS技术;发展现状;未来趋势

MEMS技术是新兴前沿学科，被广泛应用在航天航空、生物技术等领域内，凭借其高产低能耗的特点，能在优化系统运行可靠性的同时，维持综合智能管理效率，促进经济效益和安全效益的和谐统一。

一、MEMS技术发展现状

MEMS技术是借助不同技术元素和环节的融合，能建构更加完整的独立信息获取和处理模式，并匹配命令执行环节，促进航空航天领域内导弹等设施微小化和智能化发展进步，尤其是在加速导弹系统性能处理方面，具有重要的实践应用价值[1]。

（一）感知和控制

目前，MEMS技术能实现微感知和微控制并行的目标，其中，微感知就是指借助微传感器能对环境参数予以集中的信息感知和汇总，包括流体压力、环境温度/湿度、流体速度等。而对应的微控制就是指在获取感知信息后，能借助微制动设备对喷射、执行等基础环节予以合理性控制，从而维持控制任务的流畅性。MEMS技术中能实现微传感和微控制的并行，及时了解对应元件的运行状态，并配合实时性监控环节，提升分析效率。

（二）微流动处理

在MEMS技术应用过程中，微流体力学是非常关键的理论内容，是极小量流体器件原理、设计以及制作等工程学科分析的关键。一般而言，微流动处理要实现以下工作目标：

1）对微流量体的控制，保证对纳升、微升等参数单位的控制，有效匹配相关工作;

2）微尺寸控制，主要指的是对流体处理器件予以多元管理;

3）微功耗，在微流动处理工作中，能将流速控制在100L/min，对应的功耗能被约束在毫瓦的域限范围内;

4）微效应，主要指的是对液体传输过程中应用毛细力等内容予以评估[2]。

除此之外，在MEMS技术不断发展的时代背景下，相关结构研究和微全分析系统研究工作中，也将生物技术落实在需求牵引环节中，也为微流体控制技术的全面发展提供了良好的平台。

（三）微惯性测量装置

近幾年，MEMS技术的研究向着更加精细化的方向发展，惯性测量装置的精密度也在提升，其本身包括陀螺结构、加速度计结构和信号处理电路结构，能为集成化模式提供位置数据、高度数据以及速度数据等。

一方面，MEMS技术中加速度计性能在逐渐优化，整体系统应用效能已经逐渐趋于军用要求，无论是成本优势还是尺寸优势都非常明显[3]。

另一方面，MEMS技术的应用控制技术也逐渐趋于国际化，结合特殊的设计要求维持工艺优化目标，能在匹配CMOS标准工艺的基础上，建立更加多元的工艺方案。

（四）微型飞行器

MEMS技术的全面发展和进步为航空航天的多样化发展提供了支持，其中，微型飞行器具有重要的市场应用价值。针对微型飞行器的研究要追溯到上世纪末，美国提出的新型概念飞行器，在匹配微尺寸飞行器的同时，还能实现不同元件的集成，保证微任务荷载的规范性，并且配合功能结构一体化技术方案，就能更好地打造隐秘侦查和监控处理。

除此之外，微型飞行器在应用MEMS技术的同时，还能建立不同的技术应用布局结构，保证动力体系、能源管控体系、导航体系以及传感通信体系的关联度符合应用预期，最大程度上提高集成管理效果，并实现多功能微型化应用目标[4]。

（五）可穿戴、可植入式设备

在科学技术不断发展的时代背景下，可穿戴、可植入式设备受到了广泛关注，其应用MEMS技术能建立更加合理且完善的应用框架，其中，可穿戴设备中，智能传感T恤衫、谷歌智能隐形眼镜、智能手环、可穿戴太阳能电池等，都实现了MEMS技术和设备处理的融合。而对应的可植入式设备则是利用技术将其应用在生命体内部，及时了解和诊断疾病，有效察觉其早期变化，提升直接测量和控制水平。

可穿戴、可植入式设备最大的优势就在于，利用技术能建立实时性测量分析过程，并且配合技术应用方案能打造更加完整的测试系统，减少传统设备功耗、尺寸等方面的弊端。

除此之外，MEMS技术还被广泛应用在纳机电谐振器、扫描隧道显微镜等方面，能在打造不同设施结构技术方案的同时，还能及时观测数据参数变化，维持设备应用的合理性和规范性，最大程度上发挥MEMS技术的应用优势。

二、MEMS未来发展趋势

MEMS技术的应用范围也在不断扩大，为军用、民用产业的全面进步提供了有力的技术支持，能为产业转型升级提供保障，从精度、深度、速度、质量等多方面实现综合发展目标。

一方面，MEMS技术将向着执行器、传感器功能一体化的方向发展，真正意义上建构更加集约合理的技术应用框架，并且匹配结构集成模块和自感知执行模块，打造体积更小、结构更紧凑且同位控制效果更有效的运行体系。并且，MEMS技术的应用也将推动独立于其他执行器的器件信号处理进程，维持信号控制的规范性[5]。

另一方面，MEMS技术将向着物性结构方向发展，匹配新的功能性材料和智能材料，未来将实现仿生-智能材料研究、超磁致伸缩材料等，为微系统的全面优化奠定基础。

结束语：

总而言之，MEMS技术也将向着多元趋势发展，建立更加匹配的技术应用体系，利用多元微系统建构规范的应用平台，MEMS技术将成为航空航天元件设计和应用性能提升的关键技术，提高应用效能的同时降低能耗，从而为产业可持续健康发展提供保障。

参考文献：

[1]颜昭阳. MEMS技术在机器人领域中的发展及应用[J]. 中国战略新兴产业，2019（12）：97-98.

[2]邸绍岩，焦奕硕. MEMS传感器技术产业与我国发展路径研究[J]. 信息通信技术与政策，2021，47（3）：66-70.

[3]王雅迪. MEMS谐振式加速度计的技术及发展[J]. 电子元器件与信息技术，2020，4（10）：1-2.

[4]刘立，胡磊，丑修建. 发展中的RF MEMS开关技术[J]. 电子技术应用，2016，42（11）：14-17，21.

[5]伍国伟，伍斯龙. MEMS传感器技术发展现状及应用初探[J]. 中国设备工程，2019（17）：200-201.