微能源的研究现状及发展趋势
未来能源的发展趋势与变革
未来能源的发展趋势与变革在当今社会，能源已成为最关键的问题之一，这是因为人类对能源的需求不断增长，而传统化石能源的有限性和环境污染引起了全球性的担忧。
因此，寻找新的能源来源和利用技术成为了人类亟需解决的问题。
在此背景下，未来能源的发展趋势与变革也成为了全球研究和讨论的焦点。
本文将探讨未来能源的发展前景和变革。
一、可再生能源将成为主流目前，随着技术的不断进步，可再生能源（风力、太阳能、水力、生物质等）的应用已经逐渐广泛。
在未来，可再生能源将会成为能源市场的主流。
越来越多的国家也开始加大对可再生能源的投资和研究，如在中国，政府已经制定了一系列政策措施来支持可再生能源的发展。
随着可再生能源的广泛使用，不仅能够满足人们的能源需求，还能够减轻环境负担。
二、能源存储技术将逐步成熟可再生能源有一个明显的短板，就是可再生能源的产生与使用不太匹配。
当风速不够时，风力发电机就无法满足需求；夜晚时，太阳能发电也有很大的限制。
这就需要有先进的能源存储技术来解决这个问题。
目前，尤其在锂离子电池技术方面，各个国家都在加紧研究和开发。
未来，能源存储技术将会逐步成熟，并为可再生能源的大规模应用提供支撑。
三、智能微电网将得到广泛应用随着人口的不断增长和城市化的进程，能源的分布和传输越来越复杂，电力系统也变得越来越庞大和复杂。
在这种情况下，越来越多的国家和地区开始开发智能微电网，这些微电网能够智能地控制电力的生产、存储和分配，同时也能够实现互联互通，实现灵活的电力交换。
可再生能源和能源存储技术的逐步成熟也提供了有力支持，未来微电网的发展前景将会越来越广阔。
四、节能技术将逐步成熟除了开发新能源，节约和利用能源也是未来的重要发展方向。
为了提高能源利用效率和降低能源消耗，各国也在致力于研究和开发节能技术。
例如，在建筑、交通和制造业等领域，新材料、新设备、节能技术等的应用，都可以大大减少能源的消耗。
未来，随着节能技术的逐步成熟，将会为全球的可持续发展提供持久支持。
后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势
后摩尔时代的微电子研究前沿与发展趋势一、本文概述随着摩尔定律的逐渐失效，微电子行业正步入一个全新的时代——后摩尔时代。
在这一时代背景下，微电子研究的前沿领域和发展趋势引起了全球范围内的广泛关注。
本文旨在深入探讨后摩尔时代微电子领域的研究现状、技术挑战以及未来发展方向，以期为读者提供全面的行业分析和展望。
文章首先回顾了摩尔定律的发展历程及其对微电子行业的影响，分析了后摩尔时代微电子领域面临的主要技术挑战，如物理极限的突破、新型材料的研究与应用、芯片设计与制造工艺的创新等。
在此基础上，文章重点介绍了后摩尔时代微电子研究的前沿领域，包括纳米电子学、生物电子学、量子计算与通信、光电子集成等，并分析了这些领域的最新研究进展和潜在应用前景。
文章展望了后摩尔时代微电子行业的发展趋势，包括技术多元化、产业融合、国际合作与竞争等方面。
通过综合分析，文章认为在后摩尔时代，微电子行业将更加注重技术创新与跨界融合，推动全球科技产业向更高层次、更宽领域迈进。
国际合作与竞争也将成为推动行业发展的重要动力，各国和企业需要紧密合作，共同应对技术挑战，推动微电子行业的可持续发展。
二、后摩尔时代的微电子研究前沿随着摩尔定律逐渐逼近其物理极限，微电子领域正步入一个全新的时代——后摩尔时代。
在这一时期，微电子研究的前沿主要集中在以下几个方面：纳米尺度下的材料研究：随着器件尺寸的减小，传统的硅基材料面临着量子效应、漏电流增加和功耗升高等问题。
因此，新型纳米材料的研发成为研究热点，如二维材料、碳纳米管、石墨烯等，这些材料具有优异的电学、热学和机械性能，有望为微电子器件带来新的突破。
新型器件结构的设计：为了克服传统CMOS器件的局限性，研究者们提出了多种新型器件结构，如隧穿场效应晶体管（TFET）、负电容场效应晶体管（NFET）等。
这些新型器件结构通过改变载流子的传输机制，有望在提高器件性能的同时降低功耗。
三维集成技术：为了突破二维平面集成的限制，三维集成技术应运而生。
微电网发展现状ppt
怎样解决集中发电系统的不足？
发展分布式 电源比通过 改造电网来 加强安全更 加简便、快 捷。
它为解决集 中式发电的 缺点以及可 再生能源发 电的联网找 到了突破口。
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微电网
分布式发电
分布式发电也称分散式发电或分布式供能，一般指将相 对小型的发电装置(一般50 MW以下)分散布置在用户(负荷) 现场或用户附近的发电(供能)方式。分布式电源位置灵活、 分散的特点极好地适应了分散电力需求和资源分布，延缓了 输、配电网升级换代所需的巨额投资，同时，它与大电网互 为备用也使供电可靠性得以改善。
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为协调大电网与分布式电源之间的 这种矛盾，充分挖掘分布式能源的 潜力，更好地促进大规模分布式发 电技术的整合与应用，国内外众多 的学者提出了微电网的概念。
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相比传统集中式能源系统微电网的优势
1、微电网接近负荷，不需要建设大 电网进行远距离高压或超高压输电， 可以减少线损，节省输配电建设投 资和运行费用；由于兼具发电、供 热、制冷等多种服务功能，分布式 能源可以有效地实现能源的梯级利 用，达到更高的能源综合利用效率。
分布式发电可以减少电网的总容量，改善电网峰谷性能， 提高供电可靠性，是大电网的有力补充和有效支撑，
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分布式电源的不足
分布式电源尽管优点突出，但本身存在诸 多问题，主要体现在三方面： 1、分布式电源单机接人成本高、控制困难等。 2、分布式电源相对大电网来说是一个不可控源， 因此大系统往往采取限制、隔离的方式来处置 分布式电源，以期减小其对大电网的冲击。这 就大大限制了分布式能源效能的充分发挥。 3、分布式发电必须以负荷形式并入和运行，即 发电量必须小于安装地用户负荷，导致分布式 发电能力在结构上就受到了极大限制。
微电网的提出
2024年微电网市场分析现状
2024年微电网市场分析现状引言微电网是指由多个分布式能源资源、能量存储设备和电力负荷终端相互关联，形成具备一定控制策略和运行特性的小型电力系统。
随着新能源技术和智能电网的迅速发展，微电网作为能源转型和智能化建设的重要组成部分，逐渐受到越来越多的关注。
本文将对当前微电网市场的分析现状进行探讨。
微电网市场规模微电网市场规模是衡量微电网行业发展的重要指标之一。
根据市场研究机构对全球微电网市场的调研数据，预计2020年全球微电网市场规模约为100亿美元。
其中，亚太地区市场规模最大，北美地区紧随其后，欧洲地区也有较大市场规模。
这些数据表明微电网市场正在迅速扩大，并且呈现出良好的发展势头。
微电网市场发展动因微电网市场的迅速发展是多种因素共同作用的结果。
首先，全球范围内对新能源的需求不断增加，同时新能源技术的成本不断下降，使得分布式能源的利用更加具有经济性。
其次，传统电网的可靠性和安全性受到一定程度的质疑，微电网作为一种分布式的能源系统，能够提供更加稳定可靠的电力供应，以应对突发事件和灾害。
此外，微电网的发展还得益于智能电网技术的进步，包括用于能量管理和控制的先进软件和硬件设备的应用。
微电网市场主要参与方微电网市场的发展离不开各个参与方的共同努力。
目前，微电网市场主要包括以下几个参与方：1.新能源开发商：负责开发和建设微电网项目，包括太阳能、风能、地热能等分布式能源设备的安装和运营。
2.微电网设备制造商：提供微电网所需的关键设备，如逆变器、能量存储设备、智能控制系统等。
3.运营服务商：负责微电网的运营和维护，包括开展能量交易、监测和管理微电网的运行状态。
4.政府和监管机构：制定相关政策和法规，推动微电网市场的发展，保障市场的良性运行。
微电网市场的挑战与机遇微电网市场虽然发展迅速，但仍面临一些挑战。
首先，微电网的建设和运营成本较高，需要各个参与方共同承担风险，这对市场的参与度提出了一定要求。
其次，微电网与传统电力系统之间的互联互通问题尚待解决，需要制定统一的标准和规范。
微电子技术发展现状与未来趋势分析
微电子技术发展现状与未来趋势分析随着科技的不断进步，微电子技术已经成为了现代社会中不可或缺的一部分。
从计算机到智能手机，从家电到汽车，微电子技术的应用无处不在。
本文将从微电子技术的发展现状以及未来趋势两方面进行分析。
首先，我们来看微电子技术的发展现状。
近年来，微电子技术在多个领域取得了巨大的进展。
在计算机领域，微电子技术的快速发展推动了计算机性能的大幅提升。
从最初的大型机到个人电脑，再到如今的云计算和人工智能，微电子技术的进步使得计算能力呈指数级增长。
在通信领域，微电子技术的应用使得信息传输更加快捷和稳定。
无线网络的发展以及5G技术的推动，都离不开微电子技术的支持。
此外，微电子技术在医疗、能源、航空航天等领域也有着广泛的应用，不断创造了各种奇迹。
然而，微电子技术的发展并不是一帆风顺的。
随着集成电路规模逐渐缩小，遇到了一系列的挑战。
首先是材料的选择。
传统的硅材料已经无法满足微电子技术对更高性能和更低功耗的需求，因此研究人员开始寻找新的替代材料，如石墨烯、硅基上部分极和氮化镓等。
其次是工艺的突破。
微电子器件的制造需要高精度的加工和控制技术，这对制造工艺提出了更高的要求。
再次是集成度的提升。
随着技术的进步，集成电路上的晶体管数量不断增加，但是其面积却有限。
如何在有限的空间内安置更多的晶体管成为了一个难题。
最后是功耗和散热问题。
随着晶体管数量的增加，功耗和散热都会变得更加复杂。
如何保持微电子器件的稳定运行成为了一项重要的研究领域。
接下来，让我们来探讨一下微电子技术未来的发展趋势。
首先是人工智能和物联网的大力推动。
随着人工智能和物联网的兴起，对计算能力的需求将进一步增大，这将推动微电子技术更加快速地发展。
其次是可穿戴设备的普及。
随着人们对健康的关注日益增加，可穿戴设备将会成为一个重要的市场。
微电子技术的发展将为可穿戴设备提供更高效、更稳定的性能。
再次是能源领域的突破。
微电子技术的应用将推动能源领域的创新，例如太阳能电池、燃料电池等。
2024年微型燃气轮机市场前景分析
微型燃气轮机市场前景分析引言随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，燃气轮机作为一种高效、清洁的能源转换技术，受到了越来越多的关注。
尤其是微型燃气轮机，由于其小型化、轻便化和灵活应用等特点，被认为是未来能源领域的重要技术。
本文将从市场潜力、应用领域和发展趋势等方面，对微型燃气轮机市场前景进行深入分析。
市场潜力目前市场情况目前，微型燃气轮机市场发展还处于初级阶段。
主要应用领域集中在工业、住宅和商业等领域。
工业领域由于对能源要求较高，对微型燃气轮机的需求更加迫切。
住宅领域则主要用于家庭供暖和热水供应。
商业领域主要应用于酒店、购物中心等场所的供能。
在市场规模方面，目前微型燃气轮机市场规模较小，但增长速度较快。
市场潜力分析随着环境治理的不断加强和能源需求的增长，微型燃气轮机市场将迎来更大的发展机遇。
首先，随着环保政策的推动，传统化石燃料将逐渐被淘汰，清洁能源将成为未来发展的趋势。
微型燃气轮机作为一种清洁高效的能源转换技术，将受到更多市场的青睐。
其次，工业领域对能源供应的要求越来越高，传统燃煤锅炉等设备已不能满足需求，微型燃气轮机正是填补这一空白的理想选择。
此外，随着科技的不断进步，微型燃气轮机的性能将不断提升，成本将逐渐降低，进一步推动市场的发展。
应用领域微型燃气轮机具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：工业领域微型燃气轮机在工业领域的应用主要包括工业供能和分布式发电。
工业供能方面，微型燃气轮机可用于工厂的制冷、热水供应和压缩空气供应等。
分布式发电方面，微型燃气轮机可以为工厂提供稳定可靠的电力供应，降低对传统电网的依赖。
住宅领域微型燃气轮机在住宅领域主要应用于家庭供暖和热水供应。
由于微型燃气轮机体积小、功率密度大，适合于家庭使用。
同时，微型燃气轮机的高效性能也能够降低家庭能源消耗，减少对传统能源的依赖。
商业领域商业领域是微型燃气轮机的另一个重要应用领域。
微型燃气轮机可用于酒店、购物中心等商业场所的供能，满足其对电力、热水和制冷等方面的需求。
2024年微电网用储能市场前景分析
2024年微电网用储能市场前景分析引言随着可再生能源的快速发展和能源消费模式的改变，微电网的概念引起了广泛关注，储能技术作为其核心组成部分之一，在微电网应用中发挥着重要作用。
本文将对微电网用储能市场的前景进行分析，探讨其发展趋势和潜在机遇。
微电网与储能技术微电网是指由分布式能源资源、储能技术、智能电网控制系统等组成的、能够独立运行的小型电网系统。
它能够实现电力的自给自足，并具备能源的可再生性、智能性和灵活性等特点。
储能技术是微电网的核心支撑，可以存储多余的电能，在需求高峰时释放电能，实现电力的平衡和稳定供应。
微电网用储能市场的发展趋势1.政策支持推动市场增长：多个国家相继出台了支持微电网和储能技术发展的政策和法规，为储能市场提供了良好的发展环境。
2.可再生能源的普及：可再生能源，如太阳能和风能等，将成为微电网的主要能源来源。
储能技术可以更有效地利用和管理这些能源。
3.降低能源成本：储能技术的成本逐渐下降，同时电力市场和能源管理需求不断增加，使得微电网用储能市场具有较高的潜力。
微电网用储能市场的机遇和挑战1.机遇：–能源互联网建设：储能技术使得微电网与传统电网更好地连接，能够实现能源互联网的构建，促进能源的交流与共享。
–电力系统的去中心化：微电网用储能技术使能源更加分散，并减少电力传输中的能量损失，提高能源利用效率。
2.挑战：–技术成本与效能：目前，储能技术的成本仍然较高，技术效能有待提高。
需要更多的科研投入和创新突破，推动储能技术的发展。
–安全与稳定性：储能技术的安全性和稳定性是微电网用储能市场发展的重要考量因素。
快速发展下的微电网用储能市场随着可再生能源的快速发展和电力市场结构的变化，微电网用储能市场将迎来更多的机遇和挑战。
政府和企业应加强技术研发和创新，降低储能技术成本，完善监管机制，推动微电网用储能市场健康发展。
结论微电网用储能市场具有广阔的前景，其推动微电网的建设和可再生能源的利用。
虽然面临一些挑战，但通过技术创新和政策支持，微电网用储能市场仍然具有较大的发展潜力。
我国新能源发展的现状与紧迫性
我国新能源发展的现状与紧迫性进入 21世纪,气候变化对于全球社会进步及人类生活的影响引起有识之士前所未有的关注。
温室气体的大量排放导致地表温度不断升高,海平面不断上升,沙尘暴、飓风等灾害不断升级,迫使人们不得不大力发展风能、太阳能等清洁能源,减少对传统能源的依赖。
世界各国甚至把应对气候变化应对气候变化作为政治议题,影响其他各国的能源战略选择。
开展节能减排行动也成为中国的基本国策,贯穿于中国未来数十年的能源发展战略中。
作为传统能源企业如何顺应时代变迁,按照科学发展观的要求选择适合自身的发展战略成为摆在众多煤炭企业面前的一个重要课题。
新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，包括太阳能、风能、生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等。
随着传统能源日益紧缺，新能源的开发与利用得到世界各国的广泛关注，越来越多的国家采取鼓励新能源发展的政策和措施，新能源的生产规模和使用范围正在不断扩大。
2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济以及可持续发展模式的全面进行，新能源将迎来一个发展的黄金年代。
当前，中国的能源与环境问题严重，新能源开发利用受到越来越高的关注。
新能源一方面作为传统能源的补充，另一方面可有效降低环境污染。
我国可再生能源和新能源开发利用虽然起步较晚，但近年来也以年均超过25%的速度增长。
自2006年《可再生能源法》正式生效后，政府陆续出台了一系列与之配套的行政法规和规章来推动新能源的发展，中国新能源行业进入发展的快车道。
一、中国新能源产业的发展现状目前,中国新能源产业发展政策不断出台,引导新能源产业迅速发展。
利用比较广泛的新能源包括太阳能、风能、核能和生物质能。
其中，太阳能电池生产规模领先；风能建设速度最快；核电装机速度将加速；生物质能难以形成产业链。
第一,产业发展扶持政策不断出台。
2006年1月1日生效的《中华人民共和国新能源法》,为我国新能源的利用和发展提供了法律保证,与之配套的《中华人民共和国新能源法实施细则》明确了上网电价和分摊机制等关键环节,种种利好消息使大量企业开始投资新能源,国内太阳能产业在2006-2007年蓬勃发展。
微电子技术的发展现状与未来展望
微电子技术的发展现状与未来展望近年来，微电子技术的快速发展引起了社会的广泛关注。
作为一门专门研究微型电子器件和电子集成技术的学科，微电子技术的应用领域涉及到各个方面，包括通信、计算机、医疗等等。
本文将重点探讨微电子技术的发展现状以及未来发展趋势。
首先，我们来看当前微电子技术的发展现状。
随着信息技术的迅猛发展，微电子技术得到了空前的发展机遇。
尤其是在集成电路领域，晶体管尺寸的不断缩小和集成度的提高使得芯片的性能得到了极大的提升。
目前，微电子技术已经实现了纳米级的微观特征制造，使得芯片在尺寸、功耗和性能上都取得了巨大突破。
其次，微电子技术在通信领域的应用也有了长足的进步。
无线通信技术的广泛应用使得人们对微电子技术有了更高的需求。
微电子技术在无线通信中起到了关键的作用，如5G网络中的通信芯片、射频天线等。
此外，蓝牙技术、Wi-Fi技术等也是微电子技术的应用之一，为人们的通信生活提供了便利。
另外，医疗领域也是微电子技术的重要应用领域之一。
微电子技术在医疗器械和医疗设备中的应用也得到了广泛认可。
例如，心脏起搏器、糖尿病血糖仪等设备都是由微电子技术支持实现的。
微电子技术的发展使得医疗设备更加智能化、准确化，提高了患者的治疗效果和生活质量。
未来，微电子技术的发展有着广阔的应用前景。
首先，随着人工智能技术的不断进步，微电子技术将在智能设备上发挥更为重要的作用。
例如，智能手机、智能家居等设备都离不开微电子技术的支持。
微电子技术的进一步发展将使得这些智能设备功能更为强大，人机交互更为智能化。
其次，新能源领域也是微电子技术的一个重要发展方向。
目前，我们正面临着能源问题的严峻挑战。
微电子技术在太阳能、风能等新能源技术中的应用有望推动新能源领域的发展。
例如，微电子技术可以应用于太阳能电池的研发，提高太阳能的转换效率。
此外，微电子技术还可以应用于电池技术和能源管理系统的研究，提高能源的利用效率和储存能力。
最后，微电子技术的应用还可以拓展到环境保护领域。
微电网的技术特点现状与未来发展
微电网的技术特点现状与未来发展1微电网的发展缘起分布式发电就是利用各种可用和分散存在的能源，如：太阳能、风能等可再生能源和天然气为燃料的冷/热/电联供系统。
分布式发电的特点主要表现为：位置灵活、分散，适应分散电力需求和资源分布；可以与大电网互为备份，改善供电可靠性；容易满足负荷需求，有利于可再生能源高效和规模化利用。
我国可再生能源发电模式是集中发电远距离输电与分布式发电相结合的方式。
为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分利用分布式电源为电网和用户带来的价值和效益，提出了微网（微能源网）的概念。
欧盟对于微电网的定义是：微网是利用分布式能源、储能装置和可控负荷共同组成的低压网络，容量范围从几百千瓦到几个兆瓦，能够与配电网并联运行，在上一级电网故障时可脱网独立运行，故障恢复后可重新并网。
国网电科院对微电网的定义是：微网是由分布式电源、储能和负荷构成的可控储能系统，可平滑接入大电网和独立自治运行，是发挥分布式电源效能的有效方式。
2微电网的特征微电网是指以分布式电源为主，利用储能和控制装置进行实时调节，实现网络内部电力电量平衡的小型供电网络，可并网运行也可离网运行。
由于风电、光伏发电等分布式电源具有分散性和间歇性的特点，对电网的电能质量、控制保护、运行可靠性带来不利影响，随着储能和运行控制等技术的进步，本世纪初欧美部分学者提出了微电网概念。
总结美国、欧洲、日本等国20个微电网试点工程，具备以下四个基本特征：1.微型：微电网电压等级一般在10kV以下；系统规模一般在兆瓦级及以下；与终端用户相连，电能就地利用。
2.清洁：微电网内部分布式电源以清洁能源为主，或是以能源综合利用为目标的发电形式。
天然气多联供系统综合利用率一般应在70%以上。
3.自治：微电网内部电力电量能实现基本自平衡，与外部电网的电量交换一般不超过总电量的20%。
4.友好：微电网对大电网有支撑作用，可以为用户提供优质可靠的电力，能实现并网/离网模式的平滑切换。
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微能源的研究现状及发展趋势～朴相镐褚金奎吴红超等
微能源的研究现状及发展趋势朴相镐褚金奎吴红超杜小振大连理工大学机械工程学院，大连，１１６０２３
摘要：电子产品小型化、微型化、集成化是当今世界技术发展的大势所趋。随着微机电系统（ＭＥＭＳ）技术的发展，与之相关的微能源技术得到人们更多的重视。人们希望ＭＥＭＳ技术和微能源技术互为促进，运用ＭＥＭＳ技术工艺改善和提高微能源的性能，同时微能源以某种方式集成于ＭＥＭＳ中，使ＭＥＭＳ具有更加强大和完备的功能。目前供能问题已经成为ＭＥＭＳ降低成本、进入实用化、自动化的最大障碍。介绍了微能源技术的研究现状和发展趋势，介绍了国际上微型锌镍电池、微型内燃机系统、微型锂电池、微型太阳电池、微型燃料电池和微型同位素电池研究工作的最新进展。简单分析了微能源的发展方向和应用前景。关键词：微机电系统（ＭＥＭｓ）；微能源；微／纳米技术中图分类号：ＴＫＯｌ文章编号：１００４—１３２Ｘ（２００５）Ｓ１一Ｏｏｏｌ—０４
ＲｅｓｅａｒｃｈＳｉｔｕａｔｉｏｎａｎｄＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＭｉｃｒｏ——ｐｏｗｅｒＰｉａｏＸｉａｎｇｇａｏＣｈｕＪｉｎｋｕｉＷｕＨｏｎｇｃｈａｏＤｕＸｉａｏｚｂｅｎ
ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ，１１６０２４
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｄｕｃｔｓ
ｉｎｃｕｒｒｅｎｔｗｏｒｌｄｉｓｍｉｎｉａｔｕｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｎｄｅｖｅｎｍｉ—
ｃｒｏｍａｔｉｏｎ．ＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｆｕｎｃ—
ｔｉｏｎａｔｉｔｙｉｎｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ，ｂｕｔｓｉｍｉｌａｒｓｃａｌｉｎｇｓｅｅｍｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｆｏｒｐｏｗｅｒｓｏｕｒｃｅｓ。Ｈｅｎｃｅ，ｍａｎｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｏｒｓａｒｅｐａｙｉｎｇｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｔｏ
ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｆｏｒｍｉｃｒｏ——ｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｉｅｓ．ＭＥＭＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ
ｍｉｃｒｏ——ｐｏｗｅｒｃａｎｐｒｏ—
ｍｏｔｅｅａｃｈｏｔｈｅｒ．Ｔｈａｔｉｓｔｏｓａｙ，ＭＥＭＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｍｉｃｒｏ——ｐｏｗｅｒｃａｐａｂｉｌｉｔｙａｎｄｍｉｃｒｏ——ｐｏｗｅｒｃａｎ
ｍａｋｅＭＥＭＳｆｕｎｃｔｉｏｎｍｏｒｅｓｅｌｆ——ｃｏｎｔａｉｎｅｄａｎｄｓｔｒｏｎｇｅｒｅｑｕａｌｌｙ．Ｔｏｄａｙｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｉｓｔｈｅｍａｉｎｂａｒｒｉｅｒｗｈｉｃｈ
ｈｏｌｄｓｂａｃｋＭＥＭＳｔｏｌｏｗｅｒＣＯＳｔａｎｄｕｔｉｌｉｔｙａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｓｉｔｕａｔｉｏｎｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｓｏｆｍｉｃｒｏ—
ｐｏｗｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｕｐｄａｔｅｄａｂｒｏａｄｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｅｓｏｎｍｉｃｒｏＺｎ—Ｎｉｂａｔｔｅｒｙ，ｍｉｃｒｏｔｈｅｒｍｏ—ｅｌｅｃｔｒｉｃｂａｔｔｅｒｙ，ｍｉｃｒｏｌｉｔｈｉｕｍｂａｔｔｅｒｙ，ｍｉｃｒｏｓｏｌａｒｃｅｌｌ，ｍｉｃｒｏｆｕｅｌｃｅｌｌａｎｄｍｉｃｒｏｉｓｏｔｏｐｉｃｂａｔｔｅｒｙ，ａｎｄＳＯｏｎ，ｗｅｒｅｉｎ—ｔｒｏｄｕｃｅｄｔＯＯ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｒｅｎｄｓａｎｄｕｓｉｎｇｐｒｏｓｐｅｃｔｓｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ（ＭＥＭＳ）；ｍｉｃｒｏ—ｐｏｗｅｒ；ｍｉｃｒｏｎ／ｎａｎｏｍｅｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
１微能源的发展在２０世纪８０年代后期，随着大规模集成电路制作技术的迅速发展，微型机械从单元到系统都得到了迅猛发展。一些富于思考的科学家试图把微驱动器、微执行器、微传感器、微控制器和微能源集成到一个极小的几何空间内，获得完备的微机电系统（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
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ｔｅｒｎｓ，ＭＥＭＳ）。整个系统的尺寸将缩小到几毫米甚至几
微米。微电子机械系统的研究目标在于通过微型化、集成化来探索具有新原理、新功能的元件和系统，开辟一个新技术领域。随着微／纳米技术的迅速发展，它将产生广泛的革命性应用，包括芯片实验室、微机械加工的扫描沟槽显微镜、生物学上的精微探测器、ＤＮＡ鉴别的微系统等；它将极大地促进各类产品的微型化、集成化、便携化，成数量级地提高器件与系统的功能密度、信息密度与互连密度，大幅度地节约能源及材料；它将广泛地应用于国防、航空、航天、生物医学、制造业、交通、通信、农业、环保以及家庭。微电子芯片技术的发展不仅解决了控制系统的微小型化问题，而且作为微小型系统的一种重要制造手段，将使各类微小传感器、微小执行器和其它微小型装置不断涌收稿日期：２００５一０４一０８基金项目：国家自然科学基金资助项Ｅｌ（５０４７５１５３）；教育部新世纪优秀人才支持项目现。相比之下，能源器件的小型化、微型化问题就显得Ｅｌ益突出起来。因为当机电系统微小型化以后，能源装置将决定整个系统的尺寸。没有小型化或微型化的能源装置提供持续的能量，微小型系统将难以发挥其微小型化的优势来完成其预定的功能，甚至可能失去其微小型化的本来意义，因此微能源的研究和发展将成为微电子机械系统发展的瓶颈之一。目前微能源研究和开发的主要思路是以现有的常规能源为基础，运用ＭＥＭＳ工艺或是新的方法，制造微能源或是其中的某个部件。人们希望ＭＥＭＳ技术和微能源技术互为促进：运用ＭＥＭＳ技术工艺改善和提高微能源的性能，同时微能源以某种方式集成于ＭＥＭＳ中．使ＭＥＭＳ具有更加强大和完备的功能。为了解决微系统中的能源问题，提高能源的能量密度，许多国家都相继开展了微能源的研究。对国外文献资料进行分析研究表明，国际上目前已开展研究的微能源有微型锌镍电池、微型内燃机系统、微型锂电池、微型太阳电池、微型燃料电池和微型同位素电池。下面将对这些微能源研究的最新进展加以介绍。
２几种微能源２．１微型锌镍电池目前，Ｂｉｐｏｌａｒ公司‘１：１和ＢｒｉｇｈａｍＹｏｕｎｇ大学嘲正在
·１· 万方数据中国机械工程第１６卷增刊２００５年７月开展用于ＭＥＭｓ和其他微电路的微型锌镍电池的研究工作，他们采用ＭＥＭＳ和其它集成电路相同的低成本、高效率生产工艺来生产制造。他们制造的微型锌镍电池几乎可以制成任何的形状及大小，还可以以不同的组合方式应用于不同的场合。微电池可以独立于ＭＥＭＳ器件或集成电路单独制造，然后再从外部与已经做好的器件相联；微电池也可以作为ＭＥＭＳ和集成电路的一个部件，作为内置式的电源使用。这种形式的微电池可以减少集成电路总的功耗。这种微电池的主要制作步骤如下：在硅衬底上沉积二氧化硅绝缘层，电子束蒸发Ｔｉ／Ｎｉ层作电极，电沉积Ｎｉ００Ｈ层作为正极材料，旋涂光刻胶，蚀刻Ｎｉ００Ｈ层和Ｎｉ层形成正电极，旋涂聚酰亚胺层并进行热处理，真空蒸发Ｚｎ负极材料．等离子刻蚀聚酰亚胺形成电液空腔，灌注ＫＯＨ电解液，用聚合物薄膜将微电池封装好。Ｚｎ—Ｎｉ电池可以在较大的电流下工作，适用于较大功率的操作。单体电池的工作电压为１．５～１．６Ｖ。最新研制的微型镍锌电池，电池面积小于０．１ｃｍ２，厚度小于１００／－ｍ，能量输出密度大于１５０ｍＷ／ｃｍ２，具有高的体面积容量，约为ｌｍＡｈ／ｃｍ２，充电次数大于３００００次。如图】所示。图ｌ微型镍锌电池２．２微型内燃机系统在大尺寸中，化石燃料在电气能源中是占据统治地位的能源。内燃机与化学电池相比，有更高的能量密度和更大的功率输出。微涡轮式燃料发动机系统的结构与大型涡轮燃料发动机相似，基本组成包括微型燃烧室、微型压缩机叶轮、微型涡轮。工作的原理是：液态的碳氢化合物燃料在微燃烧室中被点燃燃烧，燃气推动微涡轮机的叶轮对外做功，比如带动微发电机输出电能或是提供推进动力；微涡轮机的叶轮同时驱动压缩机，压缩机吸人空气或是助燃剂，保证燃料继续燃烧。其基本制造工艺由硅深反应离子蚀刻、熔胶键合、薄膜工艺及微制作组成。制造出的微涡轮机，其典型的质量为ｌ～５９，体积约ｌｃｍ３，预计输出电量的范围为０．１～１０Ｗ。如图２所示。现在世界上有许多研究团队在从事各种微型涡轮发动机的研究。其中包括美国的麻省理工学院、加州伯克利大学、哥伦布大学等。他们从事的研究包括微气涡轮发动机、兰金刻度蒸气涡轮机州、汪克尔内燃机‘４３以及热膨胀驱动压电发电机∞３等。·２·图２微型涡轮发动机
２．３微型锂电池锂蓄电池有比较高的比能量（１（）ｏ～２００Ｗｈ／ｋｇ）和优良的循环使用性能。因此人们也希望能够制成性能优良的微型锂蓄电池，为ＭＥＭＳ器件提供能量。Ｐ，ａｔｅｓ等［６１在研制出了一个能将原来的薄膜锂电池沉积在芯片上的工艺，目前微型锂蓄电池一般都制成薄膜电池的形式。对于全固态的锂蓄电池，可以利用各种沉积技术，制成各种二维形状的电池，就能够方便地与ＭＥＭＳ集成在一起。或者利用集成电路的制造工艺，大批量单独制造或是与集成电路同时制造微型锂蓄电池，这方面的研究还在进行之中。整个电池的厚度大约几十微米，面积可设计成平方厘米的范围。电池是传统的堆积回路的形式，由锂锰氧化物（或者锂钴氧化物）、锂磷酸盐氧氮化物和锂金属交互层组成。对于ＬｉＣｏＯｚ—Ｌｉ基电池最大额定电压是４．２Ｖ，连续和最大输出电流大约ｌｍＡ／ｃｍ２和５ｍＡ／ｃｍ２。电池组成示意图如图３所示，
图３Ｂａｔｅｓ提出的薄膜锂电池原理图微型锂蓄电池作为ＭＥＭＳ的主要电源和备用电源有许多可能的应用，如微型的医疗器件、远程的传感器、小型的发报机、智能卡等。２．４微型太阳电池在ＭＥＭＳ中，有些器件的驱动电压一般需要在１０～１００Ｖ之间，驱动电流在纳安至微安的范围之内，因此许多研究者设想将微太阳电池作为这些器件的电源。这种微太阳电池一般都由小面积单元串联组成高压、小电流、微功率的阵列。太阳电池结构相对较为简单，性能比较稳定，而且所需的光能很容易获得，在强光的情况下，单晶硅太阳能电池效率是１５Ｙｏ～２０％。７］。其能量转化部分为光敏半导体 万方数据