размеров упругошарнирных элементов, а следовательно, и упругих на-
грузок, возникающих вследствие деформации полиимида. Таким обра-
зом, травление кремния с обратной стороны микроактюатора способ-
ствует экспоненциальному уменьшению нагрузки как в абсолютном
значении (в 11 раз), так и относительно первоначального угла откло-
нения (в 9 раз). Исходный образец имел V-образную форму канавки
(слой полиимида с обратной стороны закрыт кремнием), поэтому пер-
воначальное (при первом травлении с эффективной толщиной полии-
мида с 45 до 43 мкм) резкое изменение нагрузки связано с качествен-
ным переходом упругошарнирного элемента от V-образной формы к
трапециевидной в результате стравливания части кремния и откры-
тия слоя полиимида с обратной стороны. Таким образом, операцию
травления кремния с обратной стороны микроактюатора можно ис-
пользовать как технологический способ, позволяющий регулировать
нагрузку на балке микроактюатора.
Результаты эксперимента по исследованию силовых характеристик
микроактюатора при многоцикловом изгибе подвижной балки приве-
дены на рис. 7 и 8. Для 1-го образца, с нанотрубками (см. рис. 7,
а
,
рис. 8, кривые
1, 2
), силовые характеристики относительно перво-
начального угла отклонения практически не изменились (в пределах
ошибки) после 20 миллионов циклов, а для 2-го образца, без нанотру-
бок (рис. 7,
б
, см. рис. 8, кривые
3, 4
), максимальные нагрузки умень-
шились в 2 раза относительно первоначального угла отклонения после
14 миллионов циклов [8]. Таким образом, нанотрубки повысили проч-
ностные характеристики устройства и, как следствие, надежностные
характеристики и время наработки до отказа изделия. Из экспери-
мента следует целесообразность ввода в структуру микроактюатора
нанотрубок.
Проведенные испытания позволяют дополнить картину возмож-
ностей тепловых микроактюаторов, акцентируя внимание на высо-
кой стабильности силовых характеристик подвижных балок, высоком
уровне возникающих нагрузок и возможности изменения силовых ха-
рактеристик микроактюаторов технологическими методами.
Заключение.
Таким образом, предложена и реализована методика
измерения силовых характеристик балок тепловых микроактюаторов,
подвергнутых воздействию контролируемой нагрузки. Проведены се-
рии измерений силовых характеристик балок тепловых микроактюа-
торов и экспериментально получены зависимости нагрузок, возника-
ющих на хвостовике балки теплового микроактюатора, от угла дефор-
мации этой балки. Результаты позволяют судить о линейности сило-
вой характеристики относительно угла перемещения балки теплового
актюатора, а также показывают, что для исследуемого образца макси-
мальное значение нагрузки составило 5 мН. Из экспериментов следует,
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2011. № 2 91
