輻射力
簡介
輻射力從總體上表徵物體發射輻射能本領的大小。可將輻射力超聲波俘獲技術應用到微機電系統中，以達到對微構件進行無損、非接觸遙操縱的目的，開展微構件在超聲波場中所受輻射力的理論研究。微機電系統作為人們在微觀領域認識和改造客觀世界的一種科技，一直以來對微米級至納米級尺度下的微構件實施有效操縱有着強烈的需求。特別是隨着微機電系統領域從原來注重單元零部件的生產向混和系統的集成方向高速發展，微構件操縱技術更加體現出其重要性和迫切性，探索新理論、新機理並發展這種技術，已成為微機電系統這個新興技術領域內一個最基礎、最關鍵的熱點研究課題之一。對於微構件的操縱技術，研究尚處於探索階段，主要是針對微構件的抓取、傳輸、釋放等基本過程的操縱機理及裝置而展開，包括以下幾個方面：(1)利用壓電陶瓷將宏觀裝配操縱技術延伸到微觀領域中，以尺寸上的微型化和動作上的精確化進行操縱。這種操縱技術具有較大的進給力和較好的空間靈活性，但因壓電陶瓷受激發後的形變量較小，導致操縱體構件的空間行程範圍狹小，而增多壓電陶瓷以圖增大空問行程的做法又引起累積誤差。同時由於這種方式是直接接觸式操縱，不可避免地受到空間障礙的限制，並伴有靜電力的不良影響。(2)採用力的尺寸效應發展的新型微構件操縱技術。在微觀領域內，表面張力、粘附力、靜電力等面積力代替了重力、浮力、慣性力等體積力成為主導力，因而可利用上述面積力作為對微構件的操縱力，從而發展了一些新型的微構件俘獲技術。但是，該技術還僅停留在相關操縱力可控性的研究上。(3)應用光輻射力實現對微構件非接觸遙操縱。這種技術利用光的力學特性，對微米級以下的微小物體使用激光束產生的光場進行俘獲。實踐證明該技術可以實現對微生物、染色體和細胞等的移動、旋轉及空問懸浮等非接觸操縱。但是，由於光的特有屬性，該技術不能在非透光環境或非透光物體的俘獲中應用。
評價
各種微構件材料的可壓縮性是不同的，並對輻射力產生了不可忽略的影響。微構件所受超聲輻射力與很多因素有關。首先，超聲輻射力作為一種面積力受到微構件尺寸的影響。聚乙烯微構件所受輻射力與其半徑盤的關係如圖3所示，這是在純水環境中不同半徑聚乙烯微構件在f=1.75 MHz，A=1×10-4 m的超聲場中所受到輻射力曲線。從中可以看出，駐波場中微構件所受輻射力在聲軸方向上呈現出周期性，不同尺寸微構件在相同位置受力值的符號是相同的，即相同位置處微構件受力的方向相同。微構件受力除超聲駐波場的駐點、波峰和波谷為。其他位置輻射力值隨距這些點距離增大而增大，並同構件的體積成正比關係。[1]