第一篇：關(guān)于系統(tǒng)柔性性能的論文

摘要：在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，柔性被認(rèn)為是企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的主要決定因素之一。

由于供應(yīng)鏈管理概念的提出，商業(yè)社會(huì)意識(shí)到柔性的概念應(yīng)該從單個(gè)制造系統(tǒng)拓展到供應(yīng)鏈系統(tǒng)。

文章討論了柔性的概念及類型，探討了供應(yīng)鏈柔性的定義及其作用，指出供應(yīng)鏈柔性的概念及定量研究還處于初始階段。

另外，文章給出了提高供應(yīng)鏈柔性的一些途徑。

關(guān)鍵詞：柔性，供應(yīng)鏈，制造，系統(tǒng)一、柔性的概念及其類型

現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)都處在競(jìng)爭(zhēng)十分激烈、需求多樣化以及多變的市場(chǎng)環(huán)境之中，企業(yè)能不能對(duì)市場(chǎng)環(huán)境變化作出相應(yīng)靈敏的反應(yīng)，將決定企業(yè)的發(fā)展前途和命運(yùn)。

同時(shí)，企業(yè)也應(yīng)能夠適應(yīng)企業(yè)內(nèi)部的一些變化因素的影響。

因此，企業(yè)需要不斷增強(qiáng)自己的技術(shù)水平、管理水平以及人員素質(zhì)等，才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中生存下來(lái)，并不斷成長(zhǎng)壯大。

所以，柔性技術(shù)就成為許多企業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)之一，許多文獻(xiàn)把柔性同成本、質(zhì)量、技術(shù)等同時(shí)并列為企業(yè)的戰(zhàn)略核心領(lǐng)域。

在過(guò)去，市場(chǎng)需求比較平穩(wěn)，企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種也比較單一，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)提前期都比較長(zhǎng)，對(duì)柔性的要求也就不高。

然而，對(duì)許多制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，這一切都發(fā)生了巨大的變化。

為了有效地消化市場(chǎng)需求的波動(dòng)，并利用現(xiàn)有設(shè)備和技術(shù)更快地生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品，是一個(gè)關(guān)系到企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地的重大課題，正是這種情況使人們對(duì)柔性技術(shù)的研究產(chǎn)生了極大的興趣。

關(guān)于柔性的一般定義，現(xiàn)在還在不斷的探索之中，現(xiàn)有的有關(guān)柔性的定義，往往只適合于某一特定的方面或領(lǐng)域，目前還沒(méi)有明確的共識(shí)。

在較早前的研究中，有人將其定義為“制造系統(tǒng)適應(yīng)因環(huán)境變化或由于環(huán)境變化引起的一系列變化的能力”，或?qū)⒅圃烊嵝苑Q為，企業(yè)輕便快捷地應(yīng)對(duì)市場(chǎng)條件變化的能力。

從企業(yè)內(nèi)部作業(yè)層面出發(fā)，可以定義柔性為，企業(yè)系統(tǒng)適應(yīng)相關(guān)因素（如產(chǎn)品、制程、負(fù)荷、機(jī)床故障等）變化的能力。

但是，一個(gè)更加綜合性的柔性定義可能是，企業(yè)以在時(shí)間、精力、成本或企業(yè)運(yùn)行性能等方面較小的代價(jià)，而作出快速反應(yīng)或改變的能力。

本文傾向認(rèn)為，企業(yè)柔性定義為企業(yè)對(duì)外部變化和內(nèi)部變化的適應(yīng)能力，它能使企業(yè)保持較高的競(jìng)爭(zhēng)力和較好的經(jīng)濟(jì)效益。

企業(yè)對(duì)外界環(huán)境和內(nèi)部因素等變化的適應(yīng)能力，是受企業(yè)自身的生產(chǎn)條件決定的。

要提高企業(yè)的整體柔性水平，企業(yè)需要提高譬如人員、生產(chǎn)組織、機(jī)器設(shè)備、加工工藝、組織結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面的柔性水平，也就是說(shuō)，這些因素能使企業(yè)適應(yīng)多樣化、多變的生產(chǎn)要求，易于調(diào)整和轉(zhuǎn)換。

例如，在企業(yè)內(nèi)部采用高效率的數(shù)控機(jī)床、培養(yǎng)企業(yè)人員掌握多種技術(shù)、采用團(tuán)隊(duì)工作方式等。

度量柔性的數(shù)量方法很多，例如路徑分析模型、信息模型、決策理論、財(cái)務(wù)分析等等，不一而足。

本文認(rèn)為，企業(yè)柔性水平的衡量，應(yīng)該建立在提高企業(yè)現(xiàn)在及將來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益上，不能給企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益的柔性，沒(méi)有多大意義。

事實(shí)上，相關(guān)的研究也支持這一觀點(diǎn)，表明柔性越強(qiáng)，并不一定始終意味著更多的經(jīng)濟(jì)效益，特別是當(dāng)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)規(guī)模較大時(shí)更是如此。

因此，如果企業(yè)沒(méi)有一個(gè)關(guān)于生產(chǎn)方面的清晰戰(zhàn)略指引，那么新的制造技術(shù)可能成為因解決柔性問(wèn)題而付出的昂貴代價(jià)。

度量柔性一般可以用時(shí)間或成本來(lái)作為度量指標(biāo)。

由于成本較難估計(jì)，并且在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下，產(chǎn)品價(jià)格由市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)決定，所以最小的成本也就意味著最大的利潤(rùn)。

因此，以經(jīng)濟(jì)效益作為評(píng)判柔性的重要指標(biāo)，是必須且可行的。

有關(guān)企業(yè)柔性的種類，有許多劃分方法，一般包括機(jī)器柔性、工序柔性、產(chǎn)品柔性、市場(chǎng)柔性、組織柔性、人員柔性等等。

關(guān)于工序柔性的定義，本文認(rèn)為工序柔性是企業(yè)生產(chǎn)單元處理機(jī)器故障而繼續(xù)完成給定加工任務(wù)的能力。

設(shè)機(jī)床可靠性是指機(jī)床在給定的一個(gè)時(shí)間點(diǎn)正常運(yùn)行的概率，為了定量工序柔性，可以將機(jī)床可靠性引入到了工序柔性模型當(dāng)中。

機(jī)床柔性的一種定義是機(jī)床柔性是指機(jī)床在一系列給定的加工部件之間作出加工類型變換的容易程度。

產(chǎn)品柔性是企業(yè)快速高效率地生產(chǎn)、開(kāi)發(fā)多品種、不同數(shù)量產(chǎn)品的能力。

市場(chǎng)柔性則是企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)環(huán)境變化，保持企業(yè)正常平穩(wěn)運(yùn)行的能力。

組織柔性是企業(yè)為適應(yīng)環(huán)境變化，克服組織結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變化的能力，而人員柔性則是人員能夠適應(yīng)多種工作的能力。

信息技術(shù)對(duì)系統(tǒng)柔性的有著重要的影響，本文著重加以討論。

信息技術(shù)對(duì)企業(yè)組織的柔性貢獻(xiàn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面，即信息技術(shù)改變或模糊了企業(yè)組織的邊界，改變了工作時(shí)間和組織間的聯(lián)系時(shí)間；改變了工作的性質(zhì)和節(jié)奏；幫助企業(yè)對(duì)變化的市場(chǎng)環(huán)境作出快速反應(yīng)。

各類不同的信息技術(shù)能夠使作業(yè)因可以采用靈活的方法而增強(qiáng)企業(yè)的柔性。

例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、第四代語(yǔ)言（4GL）、電子商務(wù)技術(shù)等可以建立比以往更加靈活的工作、計(jì)劃、決策模型，而面向?qū)ο蠹夹g(shù)也提供了一種有效手段處理企業(yè)柔性需求和不確定的未來(lái)。

信息技術(shù)對(duì)企業(yè)的影響并不完全局限在企業(yè)內(nèi)部，它可以使企業(yè)與外界的聯(lián)系更加快捷，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

信息系統(tǒng)的采用能夠提高企業(yè)柔性以適應(yīng)新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，信息系統(tǒng)使企業(yè)與商業(yè)伙伴的聯(lián)系更加靈活多樣，使企業(yè)間的信息交換更加快捷，從而增強(qiáng)企業(yè)的整體柔性。

二、供應(yīng)鏈系統(tǒng)的柔性

在過(guò)去幾十年的中，有關(guān)柔性的研究都是站在單個(gè)制造企業(yè)的角度來(lái)研究的。

隨著供應(yīng)鏈管理概念的提出，人們意識(shí)到只研究單個(gè)制造系統(tǒng)的柔性是不夠的，必須擴(kuò)展到供應(yīng)鏈系統(tǒng)。

柔性的提高需要供應(yīng)鏈中各組織間數(shù)據(jù)信息的共享和協(xié)作，盡管供應(yīng)鏈系統(tǒng)柔性的研究很重要，到目前為止，這方面的研究文獻(xiàn)還非常有限。

為了研究供應(yīng)鏈柔性模型，關(guān)于供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部柔性的劃分，Ducos等人考慮了六個(gè)方面的柔性，即生產(chǎn)系統(tǒng)、市場(chǎng)、配送、采購(gòu)、組織和信息系統(tǒng)。

Swafford等人則認(rèn)為，供應(yīng)鏈系統(tǒng)柔性由四個(gè)方面的柔性決定：產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、采購(gòu)、制造和配送。

他們給出了供應(yīng)鏈整體柔性的定義，即供應(yīng)鏈系統(tǒng)能夠以最小的時(shí)間和最小的成本適應(yīng)市場(chǎng)的變化，并提供市場(chǎng)所需的產(chǎn)品和服務(wù)的能力。

供應(yīng)鏈系統(tǒng)柔性可以從四個(gè)方面加以考察：采購(gòu)柔性、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)柔性、制造柔性和配送柔性。

采購(gòu)柔性是指供應(yīng)鏈系統(tǒng)根據(jù)顧客需求，改變產(chǎn)品供應(yīng)而重構(gòu)供應(yīng)鏈的能力。

產(chǎn)品開(kāi)發(fā)柔性是指供應(yīng)鏈系統(tǒng)能夠低成本、快速地開(kāi)發(fā)各種新產(chǎn)品設(shè)計(jì)，并靈活配置相關(guān)資源的能力。

制造柔性指低成本、快速地生產(chǎn)不同類型、不同數(shù)量的產(chǎn)品的能力。

配送柔性指低成本、快速地配送不同類型、不同數(shù)量的產(chǎn)品的能力。

在現(xiàn)有非常有限的供應(yīng)鏈系統(tǒng)的柔性研究中，定性討論討論較多。

對(duì)于供應(yīng)鏈系統(tǒng)柔性的定量研究，定量研究方法多為模擬、加權(quán)評(píng)價(jià)法等，完整而系統(tǒng)地采用數(shù)學(xué)模型對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)整體柔性作出定量和說(shuō)明，這方面的研究基本上還是空白。

供應(yīng)鏈系統(tǒng)的整體柔性定量模型的建立，可以對(duì)供應(yīng)鏈系統(tǒng)整體柔性作出定量化解釋，以及幫助供應(yīng)鏈系統(tǒng)作出柔性方面的決策，使系統(tǒng)而準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)供應(yīng)鏈系統(tǒng)的總體性能成為可能，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性模型的建立，為供應(yīng)鏈系統(tǒng)總體柔性決策及柔性改造提供決策評(píng)判的基礎(chǔ)。

三、供應(yīng)鏈柔性的作用及管理措施

供應(yīng)鏈柔性的作用體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）產(chǎn)品生命周期。

供應(yīng)鏈系統(tǒng)的柔性越強(qiáng)，那么供應(yīng)鏈系統(tǒng)就能夠在短時(shí)間內(nèi)以低成本的方式實(shí)現(xiàn)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，保證新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)所需物料的供應(yīng)及其它保障，從而使系統(tǒng)能夠適應(yīng)市場(chǎng)較短的產(chǎn)品生命周期的要求。

（2）產(chǎn)品種類。

如果供應(yīng)鏈系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種產(chǎn)品和多種產(chǎn)品組合的生產(chǎn)，無(wú)疑使供應(yīng)鏈系統(tǒng)更能適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化，提高系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

（3）顧客需求不匹配。

顧客需求在數(shù)量、品種、質(zhì)量、時(shí)間等要求方面往往不一致，柔性較強(qiáng)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，就能較好地處理這些問(wèn)題。

（4）零部件多樣性。

柔性較強(qiáng)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，能在較短時(shí)間內(nèi)、低成本地實(shí)現(xiàn)不同零部件之間的加工轉(zhuǎn)換。

（5）工藝復(fù)雜性。

柔性較強(qiáng)的供應(yīng)鏈系統(tǒng)能夠處理復(fù)雜多樣的工藝處理要求，能夠高效率地實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的優(yōu)化。

（6）采購(gòu)不確定性。

消除和適應(yīng)原材料采購(gòu)的不確定性是供應(yīng)鏈系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一，供應(yīng)鏈系統(tǒng)的柔性越強(qiáng)，就能夠很好地保證原材料的供應(yīng)。

（7）其它方面。

例如，配送過(guò)程的復(fù)雜性、人員的變動(dòng)及調(diào)配、機(jī)床加工的可靠性等等，較高的柔性就可以快速低成本地克服供應(yīng)鏈系統(tǒng)內(nèi)部、外部各種因素的變化帶來(lái)的不確定性。

提高供應(yīng)鏈柔性應(yīng)采取如下措施：（1）提高供應(yīng)鏈系統(tǒng)的管理水平，應(yīng)用現(xiàn)代化的管理手段和方法。

例如，可以建立反映供應(yīng)鏈柔性的系統(tǒng)優(yōu)化模型，據(jù)此分析供應(yīng)鏈系統(tǒng)的柔性水平，同時(shí)還可以分析供應(yīng)鏈內(nèi)外各不確定性的因素對(duì)系統(tǒng)整體柔性性能的影響，從而作出柔性改造決策。

（2）提高供應(yīng)鏈系統(tǒng)的信息交換和處理水平，構(gòu)建高效的電子商務(wù)信息處理系統(tǒng)。

建立柔性良好的供應(yīng)鏈系統(tǒng)，高效率、運(yùn)行良好的ERP系統(tǒng)是必要的。

（3）提高人員的技術(shù)水平，培養(yǎng)多技能人才。

對(duì)單個(gè)人員來(lái)說(shuō)，應(yīng)加強(qiáng)人員的技能訓(xùn)練和培訓(xùn)，做到精通多種專業(yè)技能。

在具體生產(chǎn)業(yè)務(wù)活動(dòng)中，努力采用團(tuán)隊(duì)的組織方式。

（4）提高設(shè)備技術(shù)水平，采用高效率的數(shù)控機(jī)床。

高效率的數(shù)控機(jī)床能夠方便快捷地實(shí)現(xiàn)不同加工產(chǎn)品之間的轉(zhuǎn)換。

（5）其它措施，如采用多供應(yīng)商供應(yīng)物料、設(shè)計(jì)良好的配送中心等等。

多個(gè)供應(yīng)商供應(yīng)物料，能夠有效防止供應(yīng)短缺的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)及管理良好的配送中心能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品的靈活、快捷的配送。

第二篇：柔性鑄鐵排水管的性能優(yōu)勢(shì)

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柔性鑄鐵排水管的性能優(yōu)勢(shì)

來(lái)源：常州新津唐金屬材料有限公司

與其他金屬管材和塑料管材相比，鑄鐵排水管材具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，主要體現(xiàn)在強(qiáng)度高、噪音低、壽命長(zhǎng)、阻燃防火、柔性抗震、無(wú)二次污染、可再生循環(huán)利用等方面。

1、噪音低、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)

排水管的水流呈不充盈和重力流狀態(tài)，摩擦、沖擊、振動(dòng)產(chǎn)生噪音在所難免。鑄鐵中的石墨對(duì)振動(dòng)能起緩沖作用，阻止晶粒間的振動(dòng)能的傳遞，并將振動(dòng)能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。所以鑄鐵管材具有很好的減震降噪性。試驗(yàn)資料表明，DN100管道流量為2.7L/s時(shí)，鑄鐵管的噪音值為46.5dB，U-PVC管的噪音值為58dB，故在要求安靜的居住建筑、學(xué)校、醫(yī)院、會(huì)場(chǎng)、賓館等場(chǎng)合，宜選用鑄鐵排水管材。鑄鐵的抗拉、抗彎強(qiáng)度是常用塑料管材PVC的4倍。

鑄鐵的基體組織的電位差小、電化學(xué)作用小，同時(shí)含硅量高，能夠在表面形成連續(xù)的SIO2保護(hù)膜，因此其耐銹蝕性能遠(yuǎn)高于鋼材，在相同的環(huán)境、介質(zhì)中鑄鐵的耐銹性是鋼材的3倍以上。鑄鐵排水管材優(yōu)良的耐腐蝕和強(qiáng)度特性，使其使用壽命遠(yuǎn)大于鋼管和塑料管材。

2、柔性抗震

鑄鐵的線脹系數(shù)比較低，因而受環(huán)境溫度影響自身產(chǎn)生伸縮量很小，同時(shí)鑄鐵排水管材的柔性接口結(jié)構(gòu)，使其具有較高的抗伸縮、曲撓變形能力和抗震能力，系統(tǒng)軸向變形35mm、橫向振動(dòng)曲撓值31.5mm以內(nèi)接口不滲漏。

3、耐高溫，阻燃防火

排水管具有貫穿、連接各樓層和房間的特性，一旦發(fā)生火災(zāi)如若排水管材易熔、阻燃性差，很快融化破裂就會(huì)形成煙灶效應(yīng)。鑄鐵管阻燃及高熔點(diǎn)是它有很好的防火阻燃性。

4、無(wú)二次污染，可再生循環(huán)使用

鑄鐵材質(zhì)本身不含化學(xué)毒素，不會(huì)對(duì)污、廢水產(chǎn)生二次污染，并且當(dāng)建筑或排水管道保費(fèi)拆除時(shí)，鑄鐵排水管材可100%回收再生，循環(huán)使用。

第三篇：柔性的豐田生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)制研究

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柔性的豐田生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)制研究

柔性的豐田生產(chǎn)系統(tǒng)機(jī)制研究

從系統(tǒng)論角度出發(fā)分析了豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的輸入、輸出、要素及要素之間的聯(lián)系，并以動(dòng)物為對(duì)照探討了豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性機(jī)制，指出了現(xiàn)代中國(guó)制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題并對(duì)此進(jìn)行了展望，以期能夠引起當(dāng)今中國(guó)制造業(yè)改革的思考。

柔性 豐田生產(chǎn)系統(tǒng) 系統(tǒng)論

一、背景介紹豐田生產(chǎn)方式是在石油危機(jī)爆發(fā)之后才開(kāi)始逐漸引起社會(huì)關(guān)注的。二戰(zhàn)后，日本的汽車工業(yè)普遍受到“多品種少批量”這個(gè)市場(chǎng)狀況制約，豐田生產(chǎn)系統(tǒng)在這種環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生，是在吸收了福特生產(chǎn)方式精華的同時(shí)，結(jié)合了自己本國(guó)及世界大環(huán)境的背景發(fā)展起來(lái)的，其能夠在經(jīng)濟(jì)低速增長(zhǎng)的形勢(shì)下具有很強(qiáng)的抗蕭條能力確實(shí)值得我們的思考。而從系統(tǒng)論的角度來(lái)分析豐田生產(chǎn)系統(tǒng)會(huì)使我們更加清晰的看到豐田體系內(nèi)部運(yùn)行的機(jī)理，也會(huì)給我們提供一個(gè)豐田生產(chǎn)系統(tǒng)有別于其他生產(chǎn)系統(tǒng)的新視角。

二、系統(tǒng)論一般系統(tǒng)論創(chuàng)始人貝塔朗菲定義：“系統(tǒng)是相互聯(lián)系相互作用的諸元素的綜合體”。而系統(tǒng)的一般定義是：系統(tǒng)由相互聯(lián)系、相互作用的若干要素構(gòu)成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體。在這個(gè)定義中包括了系統(tǒng)、要素、結(jié)構(gòu)、功能四個(gè)概念，表明了要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境三方面的關(guān)系。系統(tǒng)論的核心思想是系統(tǒng)的整體觀念。任何系統(tǒng)都是一個(gè)有機(jī)的整體，它不是各個(gè)部分的機(jī)械組合或簡(jiǎn)單相加，系統(tǒng)的整體功能是各要素在孤立狀態(tài)下所沒(méi)有的性質(zhì)。

三、豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的整體分析系統(tǒng)論著重于研究系統(tǒng)的輸入、輸出、要素及要素之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上細(xì)致的研究豐田生產(chǎn)系統(tǒng)就會(huì)得出，豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的輸入為：實(shí)施者的意愿和能力、對(duì)TPS的正確認(rèn)識(shí)、對(duì)TPS的適當(dāng)應(yīng)用及合適的客觀環(huán)境。輸出為：生產(chǎn)效率的提高、生產(chǎn)成本的降低以及從而導(dǎo)致的利潤(rùn)的增加。要素（或子系統(tǒng)）為：看板、準(zhǔn)時(shí)化、自?化、均衡化、標(biāo)準(zhǔn)化、少人化、流水線、現(xiàn)

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場(chǎng)主義、質(zhì)量管理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作、需求導(dǎo)向、信息系統(tǒng)、目視化管理、五個(gè)為什么、重視人的作用等。而要素與要素之間的關(guān)系是“改善”，因?yàn)楦纳苹顒?dòng)貫穿于豐田生產(chǎn)方式的始終，正是由于改善的存在使得豐田生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)要素在發(fā)揮各自效應(yīng)的同時(shí)，能夠相互促進(jìn)、相互融合，進(jìn)而更好為豐田生產(chǎn)系統(tǒng)服務(wù)，使其的整體功能大于部分之和，即產(chǎn)生“1+1>2”的現(xiàn)象。系統(tǒng)論中的關(guān)系主要表現(xiàn)為要素與要素、要素與系統(tǒng)、系統(tǒng)與環(huán)境三方面的關(guān)系，而在豐田生產(chǎn)系統(tǒng)中我們著重研究的是其內(nèi)部要素與要素之間的關(guān)系。例如，徹底的消除浪費(fèi)降低成本是豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的出發(fā)點(diǎn)，也是其最終的目標(biāo)。而要實(shí)現(xiàn)這個(gè)結(jié)果就需要一個(gè)柔性的生產(chǎn)系統(tǒng)使能夠快速準(zhǔn)確的適應(yīng)環(huán)境的變化，滿足顧客的需求從而最大程度的降低浪費(fèi)，于是準(zhǔn)時(shí)化就用運(yùn)而生。而看板作為支撐準(zhǔn)時(shí)化實(shí)現(xiàn)的一個(gè)工具能夠更加促進(jìn)準(zhǔn)時(shí)化的完成?？窗灞旧硪残枰欢ǖ膶?shí)施條件，比如均衡化和作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化。眾所周知，準(zhǔn)時(shí)化和自動(dòng)化構(gòu)成了豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的兩大支柱，而帶有“イ”的“自?化”要求豐田生產(chǎn)系統(tǒng)要重視現(xiàn)場(chǎng)并注重人的作用。而全面質(zhì)量管理、少人化、流水線等都是在以改善為大背景條件下相互作用，共同為促進(jìn)豐田生產(chǎn)系統(tǒng)整體功能的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮著自身不可或缺的作用的。

四、豐田生產(chǎn)系統(tǒng)的柔性機(jī)制

（一）自律神經(jīng)――看板所具有的獨(dú)立的微調(diào)機(jī)能在動(dòng)物體內(nèi)有著與意識(shí)無(wú)關(guān)而發(fā)揮作用的自律神經(jīng)，這種神經(jīng)即使沒(méi)有大腦的指令也能無(wú)意識(shí)地進(jìn)行調(diào)整，比如望梅止渴行為的產(chǎn)生。企業(yè)也應(yīng)具有這樣的自律神經(jīng)。大野耐一在創(chuàng)建豐田生產(chǎn)方式時(shí)，就在尋求一種使豐田企業(yè)具有一定自律神經(jīng)的方法。為降低在制品庫(kù)存，創(chuàng)立了“準(zhǔn)時(shí)化”思想，即只在必要時(shí)間生產(chǎn)必要數(shù)量的必要產(chǎn)品，利用看板拉動(dòng)式生產(chǎn)，只向最后一道工序下達(dá)生產(chǎn)指令，這樣使生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的庫(kù)存自動(dòng)調(diào)節(jié)到最低水平，極好地解決了在制品庫(kù)存問(wèn)題。

（二）反射神經(jīng)――員工對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生狀況的快速調(diào)整企業(yè)還必須具備反射神經(jīng)，即信息不用一一傳到大腦，在反射神經(jīng)中樞就可以折回來(lái)，在一瞬間就能應(yīng)付所出現(xiàn)的情況，例如動(dòng)物所具有的縮手反射。企業(yè)越大越要把反射神經(jīng)設(shè)置好，對(duì)于計(jì)劃的微小變動(dòng)，要做到無(wú)須大腦發(fā)令也能采取相應(yīng)的行動(dòng)。豐田企業(yè)通過(guò)運(yùn)用

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“目視化管理”，并高效利用“準(zhǔn)時(shí)化”和“自動(dòng)化”這兩根支柱，能更好地鍛煉這種反射神經(jīng)?！翱窗濉?、“多技能員工”、“團(tuán)隊(duì)互助精神”、按需求量制定的“生產(chǎn)節(jié)拍”，都在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地進(jìn)行生產(chǎn)的微量調(diào)節(jié)。

（三）脊背的柔韌性――根據(jù)市場(chǎng)需求對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃的及時(shí)調(diào)整計(jì)劃就如同人體的脊骨，越是結(jié)實(shí)的脊骨就能越好的彎曲，而這種彈性是非常重要的。生產(chǎn)計(jì)劃不僅指為滿足客戶要求的三要素“交期、品質(zhì)、成本”而計(jì)劃，還指使企業(yè)獲得適當(dāng)利益，而對(duì)生產(chǎn)的三要素“材料、人員、機(jī)器設(shè)備”的確切準(zhǔn)備、分配及使用的計(jì)劃。豐田是從兩個(gè)方面（每月的適應(yīng)、每日的適應(yīng)）來(lái)適應(yīng)市場(chǎng)需求多樣化的。通過(guò)每月和每日的適應(yīng)使得準(zhǔn)時(shí)生產(chǎn)僅能按銷售的數(shù)量生產(chǎn)，從而迅速的適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化。

五、中國(guó)制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及展望要想在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲勝，企業(yè)這一“動(dòng)物系統(tǒng)”必須繼續(xù)大力強(qiáng)化、完善自身的生產(chǎn)機(jī)制，TPS曾使豐田企業(yè)在80年代以其快速靈活的反應(yīng)、低成本、多品種占領(lǐng)全球市場(chǎng)，但其成功的應(yīng)用還需很高的企業(yè)管理?xiàng)l件，企業(yè)這一“動(dòng)物系統(tǒng)”的完善仍存在許多問(wèn)題。在我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)缺乏競(jìng)爭(zhēng)力是一個(gè)很重要的問(wèn)題，這其中除了由于系統(tǒng)機(jī)器設(shè)備相對(duì)落后，人員素質(zhì)相對(duì)偏低等客觀因素外，主觀因素的作用也不可低估。有關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)管理的問(wèn)題一直被視為技術(shù)或管理戰(zhàn)術(shù)問(wèn)題，而沒(méi)有被置于戰(zhàn)略的地位。在企業(yè)轉(zhuǎn)軌變型過(guò)程中，生產(chǎn)系統(tǒng)被放在從屬地位，企業(yè)只是想消除生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的矛盾，而不寄希望于通過(guò)生產(chǎn)系統(tǒng)為競(jìng)爭(zhēng)創(chuàng)造有利條件，致使生產(chǎn)系統(tǒng)難以發(fā)揮其應(yīng)有的效用。如此的生產(chǎn)系統(tǒng)是難以適應(yīng)當(dāng)前復(fù)雜多變的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境的，因此，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行研究，并建立適合我國(guó)企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系已成為當(dāng)務(wù)之急。

參考文獻(xiàn)：

[1]大野耐一.Toyota Production System豐田生產(chǎn)方式.中國(guó)鐵道出版社，2006.[2]顧培亮.系統(tǒng)分析與協(xié)調(diào).天津大學(xué)出版社，1998.25-26.[3]

[美]杰弗里?萊克著.李芳齡譯.豐田汽車案例――精益制造的14

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項(xiàng)管理原則.中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社，2004.[4]Monden Y.Toyota Production System，Industrial Engineering and Management press，1983.------------最新【精品】范文

第四篇：論文翻譯——柔性超表面、超材料

柔性超表面和超材料：微、納材料及其制備工藝

Flexible metasurfaces and metamaterials: A review of materials and fabrication processes at micro-and nano-scales Sumeet Walia,Charan M.Shah, Philipp Gutruf, Hussein Nili, Dibakar Roy Chowdhury, Withawat Withayachumnankul,Madhu Bhaskaran, and Sharath Sriram

三碗

譯

摘要：使用柔性基板的超材料具備可彎曲、拉伸、旋轉(zhuǎn)的特性，這為電磁波的控制提供了新的方向，并且為新功能和設(shè)計(jì)的研發(fā)提供了依據(jù)。本文綜述了基于柔性可塑基板的THz、可見(jiàn)光頻段的超材料及其加工技術(shù)，并且提及了設(shè)備的調(diào)諧方法。在論述加工工藝及處理技術(shù)之后，文章中給讀者總結(jié)出了適合柔性超材料基板的電磁和機(jī)械特性，并提到了用于實(shí)現(xiàn)超材料可調(diào)諧性的新方法。把超材料變成可實(shí)際應(yīng)用的設(shè)備已是大勢(shì)所趨。

引言：超材料是一種亞波長(zhǎng)工程結(jié)構(gòu)的電磁材料，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)，它可以展示出入射電磁波電磁的耦合。這讓超材料具備了一些特性，比如異常反射及折射、完美吸波和亞波長(zhǎng)聚焦等。但是，由于缺少穩(wěn)定可靠的調(diào)諧技術(shù)，超材料廣泛應(yīng)用的腳步被長(zhǎng)期的制約著。可協(xié)調(diào)性可以通過(guò)操作控制材料和入射波的交互作用來(lái)得到，以此來(lái)達(dá)到所需的波的傳播、反射及吸收。盡管超材料設(shè)計(jì)的幾何可測(cè)性給了超材料過(guò)去幾十年的輝煌，如果所使用的材料是柔性的，對(duì)于t Hz方面的應(yīng)用，如隱身、傳感、超透鏡（一種擁有在衍射極限下分辨率的透鏡）、芯片上光子及光電子器件、完美吸波器和能量收集可以得到很好的改善。柔性器件依賴于較低的表面能量復(fù)合材料而實(shí)現(xiàn)，如聚二甲基硅氧烷橡膠，它可以粘附在一些等角的表面以便組合到彎曲的表面、表皮或者包裝材料上面，而不僅僅是用在堅(jiān)硬平整的面上。超材料的柔性表現(xiàn)可以使它來(lái)做有輕量透明要求的物體的包裝。同樣的，超材料的應(yīng)用打開(kāi)了一個(gè)新的篇章，如遙感技術(shù)、可調(diào)光學(xué)頻率諧振器等。柔性也可以用來(lái)獲得可調(diào)的超材料，這與材料基片特性緊密相關(guān)。另外，功能超材料與合適基片的結(jié)合，有望把t Hz階超材料從二維設(shè)計(jì)帶到三維結(jié)構(gòu)上去。擁有柔性、可塑形基片的超材料也可以用在不平整的表面上。

如何有效拓展超材料這一優(yōu)勢(shì)，基片介電常數(shù)是關(guān)鍵。同時(shí)，超材料的這種結(jié)構(gòu)可以調(diào)諧及加強(qiáng)波的傳輸或反射響應(yīng)。同樣地，將傳統(tǒng)的微納技術(shù)應(yīng)用在這種柔性可塑形基片上也展現(xiàn)出很大的突破：造出了可以輕松放進(jìn)人體的傳感器、覆蓋不平整表面的隱身層、負(fù)指數(shù)材料、生物分子傳感器、等離子設(shè)備和吸波器。

關(guān)于這個(gè)主題的近期綜述突出了超材料重要意義的發(fā)展?jié)摿秃铣杉夹g(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。劉等研究人員所發(fā)表的一篇關(guān)于亞波長(zhǎng)超材料綜述了亞波長(zhǎng)可調(diào)諧超材料，它的可調(diào)諧性由機(jī)械形變和晶格位移而產(chǎn)生。同時(shí)，另外的文章也綜述了基于近場(chǎng)耦合和非線性原理的應(yīng)用的可調(diào)諧性。另外還有很好的文章包含了別的方面，如：設(shè)計(jì)、激勵(lì)、超材料的機(jī)械形變以及可調(diào)諧能力的存在。然而，據(jù)我們所知，并沒(méi)有一篇全面綜述了柔性超材料基片特性、加工及調(diào)諧科技的文章。

本文論述了使用柔性可塑形基片來(lái)調(diào)諧超材料的諧振頻率，批判地比較了各種應(yīng)用了柔性基片和復(fù)合材料材料的電磁及機(jī)械特性，評(píng)估了包含近期3D方法在內(nèi)的柔性超材料的精確制造技術(shù)。最后，展望未來(lái)，引出基于彈性材料的應(yīng)用：調(diào)諧的可逆性。

超材料中的柔性基片

柔性基片給探索由機(jī)械形變引起的超材料特性提供了理想的平臺(tái)。柔性材料在超材料中的應(yīng)用所展示出的新功能引起了世界范圍的關(guān)注。這種彈性基片之所以引起人們特別的興趣在于它的可以通過(guò)機(jī)械形變而得到很大范圍的頻率調(diào)諧的特性，因此可以摒棄傳統(tǒng)上為達(dá)到同樣目的所需的外部激勵(lì)和偏壓。用在彈性基片上的共鳴器結(jié)構(gòu)展示出對(duì)結(jié)構(gòu)因子很高的敏感度，它可以對(duì)很小的尺寸改變而很容易做出響應(yīng)。這種機(jī)械調(diào)諧超材料已被證實(shí)應(yīng)用在了無(wú)線傳感裝置、生物分子傳感裝置及吸波器上。

在超材料中普遍應(yīng)用的彈性基片是聚二甲基硅氧烷橡膠和聚酰亞胺，主要是因?yàn)樗鼈冊(cè)谌嵝噪娮臃矫娴膹V泛應(yīng)用。還有一些其他的柔性基片如Metaflex（使物體在較長(zhǎng)波長(zhǎng)中隱身）、聚乙烯萘、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂、聚甲基丙烯酸甲脂和聚苯乙烯。

電磁特性

盡管超材料的電磁特性繼承于亞波長(zhǎng)諧振器的設(shè)計(jì)，但這也不排除超材料的成分對(duì)其的影響。為了優(yōu)化超材料的電磁特性，基片的選取以以下要素為基準(zhǔn)：1，低介電常數(shù)，用來(lái)維持諧振強(qiáng)度，形成寬帶超材料；2，低吸收（吸收系數(shù)），使透過(guò)或沿著基片傳播的波強(qiáng)度最大化。選用低的折射率可以減小基片上的反射損失。折射率n和介電常數(shù)ε有著密切的聯(lián)系：n??。一些常用復(fù)合材料基片的重要電磁特性展示在表1里面。

工藝和機(jī)械特性

復(fù)合材料可以提供廣泛的可選特性來(lái)制備合適的、大面積的、低價(jià)的柔性超材料。各種各樣的復(fù)合物基片被研究用來(lái)滿足各種微波頻率的彈性超材料的設(shè)計(jì)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂層、熱處理、微加工技術(shù)等方法，這些彈性復(fù)合材料可以很輕易的加工出來(lái)，從而用于超材料基片的選擇。微納加工技術(shù)如光刻（接觸式、可見(jiàn)光、軟光刻和掩模光刻）、激光刻印、制模、鑄造和轉(zhuǎn)印都被證實(shí)已經(jīng)用在基于復(fù)合材料的超材料中了，關(guān)于這一方面我們將在后面做更詳細(xì)的討論。

基片的機(jī)械特性（其楊氏模量為基準(zhǔn)）對(duì)于確定它們?cè)诳蓹C(jī)械調(diào)諧超材料的發(fā)展中的活性十分的關(guān)鍵。具有較低楊氏模量的基片可以承受更大的機(jī)械形變，具有很好的可逆性及可重復(fù)性，因此可以承擔(dān)更基礎(chǔ)的調(diào)制及更高要求的諧振模式。然而，制造工藝對(duì)于柔性基板的選擇有著特殊的要求。這些要求中包含了高溫沉積和退火的需求以及需要滿足在高度平坦表面來(lái)進(jìn)行光刻或者類似的刻圖技術(shù)。表1中列出了一些對(duì)于超材料常用的復(fù)合材料基板的機(jī)械特性?；趯?shí)踐應(yīng)用和工作頻率的機(jī)制，具有低吸收系數(shù)和期望的機(jī)械特性的柔性基板將會(huì)擔(dān)當(dāng)重任。

超材料制造工藝中的復(fù)合材料

在多種復(fù)合材料被利用的同時(shí)，有三種復(fù)合材料由于它們本身的特性而特別的受研究者的歡迎。這一部分我們將討論這幾種材料的主要特性及其限制。

聚二甲基硅氧烷

聚二甲基硅氧烷是一種彈性聚合物，有其獨(dú)特的屬性如低能表面、生物相容性以及良好的韌性和彈性。通常它的工作溫度在-50到200攝氏度。作為一種柔軟的柔性復(fù)合材料，聚二甲基硅氧烷可以很容易的與非平整表面結(jié)合，并且具有很高的一致性。它對(duì)傳統(tǒng)的和像軟光刻和壓印這樣的先進(jìn)的微納加工技術(shù)的兼容性更加的突出了它的優(yōu)勢(shì)。聚二甲基硅氧烷的-4-1比較低的楊氏模量（7.5*10GPa）和低的吸收率（13cm//1 THz）的特性讓它成為了一種很適合柔性、可調(diào)諧超材料的基片。

它的高彈性的特性（最多達(dá)120%可逆的拉伸）使其成為實(shí)現(xiàn)超材料機(jī)械調(diào)諧的可行的一種基片。它獨(dú)有的特性和比較寬波段的透明性讓它可以滿足超材料對(duì)寬帶寬的應(yīng)用。它的低能表面這一特性已經(jīng)被用在有效的傳輸透明氧化物如氧化銦錫和氧化鋅，它們展現(xiàn)出在很好的穩(wěn)定性并且在氧化型可調(diào)諧超材料器件方面具有很好的潛質(zhì)。在聚二甲基硅氧烷上壓印結(jié)構(gòu)材料的可能性為多層、3D超材料設(shè)計(jì)開(kāi)辟了巨大機(jī)會(huì)，這一應(yīng)用可以用來(lái)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜的諧振裝置。

-4o聚二甲基硅氧烷具有很高的熱膨脹系數(shù)（TEC）3.1*10/C，這可以通過(guò)沉積金屬薄膜 而確定諧振器或者波導(dǎo)是彎曲還是表面微皺。這種問(wèn)題可以通過(guò)在沉積過(guò)程中精確控制樣品溫度或者對(duì)封裝加同等的壓力來(lái)改善。最近的一篇文章預(yù)測(cè)，這種自有序模式而在聚二甲基硅氧烷上形成的曲面金屬膜將會(huì)在光學(xué)和應(yīng)變分析設(shè)備中實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

除去聚二甲基硅氧烷的一些可取的特性，它同樣也遭受著對(duì)溫度高靈敏特性（由于太大的TCE）的侵害，或許微小的溫度變化就會(huì)引起超材料幾何形狀的改變。另外，當(dāng)鋪光刻膠時(shí)，聚二甲基硅氧烷的疏水特性會(huì)導(dǎo)致光條紋的出現(xiàn)，這就需要額外的處理（如等離子表面激活）來(lái)完成微工藝制備，特別是對(duì)于多層結(jié)構(gòu)。

聚酰亞胺聚酰亞胺（得名于其商業(yè)特性聚酰亞胺薄膜）是一種在電子設(shè)備方面應(yīng)用很普遍的柔性基板，比如柔性太陽(yáng)能電池、內(nèi)部連線和超材料。它們可以使超材料具備柔性、獨(dú)立性的特點(diǎn)，工作在THz頻率區(qū)間，具有很高的負(fù)折射率，且在雙波段處實(shí)現(xiàn)近完美吸收。

聚酰亞胺的楊氏模量為2.5GPa（見(jiàn)表1），符合微加工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，它在制作柔性超材料方面的潛質(zhì)源于其對(duì)金屬表面很強(qiáng)的附著性，這種附著性也為其提供了很高的應(yīng)變位移

oo度。通常聚酰亞胺的使用溫度在-269C到400C，有很高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度（見(jiàn)表1），這也讓它可以接受金屬在高溫下的物理沉積技術(shù)，包括濺射技術(shù)、電子束蒸發(fā)沉積和脈沖沉積技術(shù)。另外，它本身具有較低的導(dǎo)熱率，由此，即使是在很高的溫度下，它也能和金屬或氧化物具有很高的一致性。它對(duì)光刻膠有著強(qiáng)的粘附性，且在刻蝕金屬薄膜時(shí)候可以抗酸的腐蝕，這種特性讓它可以用于傳統(tǒng)微加工技術(shù)制造THz超材料來(lái)提高圖案刻印分辨率。然而，基于楊氏模量，它的彈性系數(shù)比較低（小于4%），這也限制了THz超材料的可調(diào)諧性，通過(guò)機(jī)

o械變形也可以略作改善。只有在高溫（~400C）下聚酰亞胺才能與聚合物基體交聯(lián)，這就給某些材料帶來(lái)了復(fù)雜的因素。

聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂（PET）聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂是另一種已經(jīng)被開(kāi)發(fā)的柔性基板，它被用來(lái)做RFID的膜、LCD的顯示器表層和電容式觸摸傳感器陣列。

o聚對(duì)苯二甲酸乙二醇脂具有較高的介電常數(shù)（2.86）、較寬的使用溫度范圍（-80C到o o180C）、較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度（78C）低的熱膨脹系數(shù)、對(duì)光刻膠和金屬有強(qiáng)的附著力，這些特性讓它成為了制造柔性超材料的很好的選擇（見(jiàn)表1）。PET薄膜在可見(jiàn)光范圍是平面透明的，在THz范圍它的電磁特性和PDMS及聚酰亞胺很相似。上述特性可見(jiàn)PET具有PDMS和聚酰亞胺的共同屬性，但是并沒(méi)有它們所具有的局限性。然而，PET的成本很高且易受到剪切熱的影響。

總的來(lái)說(shuō)，PET已經(jīng)研究用來(lái)制造可以在近紅外頻譜使用的柔性結(jié)構(gòu)，并且它是通過(guò)機(jī)械形變來(lái)調(diào)節(jié)的。

制造工藝

超材料的加工技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了很高的水準(zhǔn)，可以在非常規(guī)基板上做微納尺度的加工。高分辨率納米加工方法的出現(xiàn)比如納米光刻技術(shù)已經(jīng)可以一次性使納米圖案刻在一個(gè)大范圍的柔性基板上面，并且這促成了非常規(guī)超材料及光子系統(tǒng)的出現(xiàn)。隨著對(duì)柔性材料上金屬、電解質(zhì)等硬質(zhì)材料的深入理解，以及科技的進(jìn)步，在多科學(xué)領(lǐng)域的交叉中實(shí)現(xiàn)了納米尺寸在柔性延展設(shè)備上的使用。這種多學(xué)科技術(shù)在快速的綜合發(fā)展，使那種可以實(shí)現(xiàn)寬的頻譜可調(diào)諧的柔性超材料得以制造出來(lái)。這些技術(shù)使得電磁設(shè)備得到新的發(fā)展，也引發(fā)了感測(cè)領(lǐng)域中科學(xué)技術(shù)的更新。在圖1中展示的就是一個(gè)典型的例子，它就是使用微細(xì)加工原理所制造的在THz頻率工作的超材料。

介電常數(shù) ε(0.2– 2.5)THz 2.35 材料 損耗因子tanɑ

吸收 系數(shù) ɑ

電阻 歐姆（Ω）

楊氏模量E（Gpa）

使用溫度 固化條件

玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 Tg

綜合評(píng)價(jià)

參數(shù)

聚二甲基硅氧烷 聚酰亞胺 聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯 聚乙烯萘 苯(并)二氮 聚甲基丙烯酸甲酯 聚丙烯 聚對(duì)二甲苯 SU8 聚苯乙烯 0.020–0.06

2.9×1410

7.5×-410 2.5

-45～200

27℃，24h或70℃,1h 180℃,30min

-125 中等 53，94 3.24 2.86 0.031 12

1.7×1710

-269～400-80～180

350 好 95 0.053-0.072 4.0 80 優(yōu)異 96，97 2.56 2.65 2.22 0.003 0.001-0.009 0.042-0.070 3

5.2 2.9

250℃,1h 180℃,2min

優(yōu)異 96

＞350 優(yōu)異 98，99 5.5×10

43.1 105 優(yōu)異 99 2.25 3.00 2.89 2.53 0.008 0.120

1.0×1310 8.8×1610 5.1×1610 16

＞10

2.0

0～135 80

170 290

優(yōu)異 99-102 優(yōu)異 55-103 0.140 11

3.1

200 65

210 107

優(yōu)異 104-10

差 101，106，107 表1 常用柔性基體聚合物材料的電磁性能、電性能、機(jī)械性能

圖1 圖示為柔性微器件的工藝順序。a 彈性基板（PDMS）被旋涂覆到載體基板上。b 沉積金屬薄膜，例：帶有鉻附著的金層。c-e 利用光刻和刻蝕設(shè)計(jì)金屬層成目標(biāo)結(jié)構(gòu)比如共振器。f 光刻之后，將柔性基板與設(shè)計(jì)好的結(jié)構(gòu)圖形從載體基片上剝離。

為了加強(qiáng)功能性及更好的制造參數(shù)控制，柔性基板將通過(guò)覆膜、擠壓或刮涂來(lái)與硅載體基板結(jié)合。其中硅僅僅是用來(lái)提供微細(xì)加工過(guò)程中的機(jī)械支撐。

在聚合物與載體硅結(jié)合的過(guò)程中，獲得平滑的膜很重要，不能有捕獲的氧/氣泡、條痕和邊緣珠，這些瑕疵將會(huì)干擾到微細(xì)加工進(jìn)程或者是設(shè)備的性能。

將諧振器圖形轉(zhuǎn)印到柔性基板上以經(jīng)廣泛運(yùn)用，轉(zhuǎn)印技術(shù)包括傳統(tǒng)光刻、掩膜印刷、電子束光刻、激光透鏡陣列光刻、電鍍和直接激光刻印。這部分我們論述盛行的工藝。

光刻工藝

微細(xì)加工技術(shù)是一種傳統(tǒng)的科技，可以用來(lái)制作工作在THz頻率上的超材料。這種技術(shù)可以制造出具有高分辨率的工作在THz頻率的亞波長(zhǎng)結(jié)構(gòu)并且操作簡(jiǎn)單化，這也讓它很適合應(yīng)用在THz超材料的單層或多層的加工上面。圖2 展示出用微細(xì)加工技術(shù)制作的柔性基板超材料。圖2a和2b展示了用微細(xì)加工技術(shù)以PDMS為基的多層網(wǎng)格超材料。共振器刻印在金屬（有附著層的200nm金薄膜）上，而這整體則沉積在旋涂覆固化的PDMS基板上。通常情況下，通過(guò)這種技術(shù)得到的微分辨的圖形結(jié)構(gòu)會(huì)和單層基板PDMS結(jié)合的更緊湊，從而可以避免金屬的分層。

然而，由于親水性和疏水性的不同而引起的形變或許需要強(qiáng)等離子處理，以此來(lái)使基片在微細(xì)加工時(shí)候更加協(xié)調(diào)，某些柔性基板的疏水性很難滿足微細(xì)加工中的一些步驟比如旋涂光刻膠薄膜。然而，這種表面處理只是在持續(xù)時(shí)間短時(shí)有效并且旋涂光刻膠時(shí)依舊出現(xiàn)條痕。另外，微細(xì)加工技術(shù)只適合那種可以承受有機(jī)溶劑和腐蝕性溶劑的聚合物。

因此，作為備選微細(xì)加工方法，軟光刻、掩膜印刷、圖形轉(zhuǎn)印技術(shù)也引起了人們的興趣，以此來(lái)在柔性基板上制作超材料共振器。

掩膜印刷技術(shù)

掩膜印刷技術(shù)是一種無(wú)酸腐蝕的加工技術(shù)，用來(lái)制作平整多層的微納特性。這種技術(shù)是通過(guò)一個(gè)模板直接沉積金屬薄膜或氧化物，而不需要光刻和刻蝕。這種印刷術(shù)類似于制作襯衫時(shí)用的絲網(wǎng)印刷術(shù)。

下面我們對(duì)掩膜印刷技術(shù)作一個(gè)簡(jiǎn)單的敘述。圖3a是一種掩膜，通常是用整個(gè)硅晶元或者鋁箔刻蝕而成。掩膜放置在接觸或者接近基片的地方如圖3b。隨后，通過(guò)電子束蒸發(fā)沉積金屬或者介質(zhì)層，應(yīng)用掩膜的沉積的特點(diǎn)來(lái)將掩膜復(fù)制到基片上面。利用掩膜印刷技術(shù)，100nm左右線寬圖形可以印刷到任意基片上面，包括易碎的化學(xué)活性強(qiáng)的聚合物和塑膠（圖3c和3d）。這種方法可以大量生產(chǎn)納米線寬的大面積圖形。掩膜可以重復(fù)利用并且得到的圖形高度一致。然而，由于掩膜與基片接觸或接近，在沉積時(shí)候會(huì)有損耗，多次重復(fù)使用之后，其分辨率會(huì)大大的降低。

圖2 利用微細(xì)加工技術(shù)制造的THz柔性基板超材料。a和b：在PDMS上的多層大面積的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。c和d：聚酰亞胺上的共振器結(jié)構(gòu)的加工。

圖3 掩膜印刷術(shù)的加工工序。a 目標(biāo)圖案，在例子中是一種500nm大小的蝴蝶結(jié)形狀。b 通過(guò)掩膜沉積。c 原子顯微鏡下掩膜印刷術(shù)加工的實(shí)物 d 用掩膜印刷術(shù)加工的柔性器件。

軟刻蝕技術(shù)

軟刻蝕技術(shù)是一種備選加工技術(shù)，通過(guò)它可以在聚合物上加工微米或納米規(guī)模的圖形。近年來(lái)，通過(guò)軟刻蝕發(fā)展了很多不同的技術(shù)，這里主要討論關(guān)于超材料加工的比較盛行的技術(shù)。軟刻蝕用起來(lái)比較便宜，并且克服了光刻所遇到的一些問(wèn)題，包括衍射極限下的刻蝕和高強(qiáng)度輻射能量的需求。軟刻蝕工藝需要一種彈性材料的模板，這一材料由帶有載體基片的PDMS構(gòu)成（圖4a、4b）。載體基片由適當(dāng)?shù)挠∷⒓夹g(shù)根據(jù)圖樣尺寸制成。剝離載體基片，模板就形成了，完全具有載體基片的特征（圖4c）。通過(guò)模板可以復(fù)制各種高清晰度的圖形并沒(méi)有對(duì)材料的限制。從載體上復(fù)制圖形后模板通過(guò)強(qiáng)力按壓在目標(biāo)表面印制圖形。經(jīng)過(guò)固化后，移除模板，所要的圖形就形成了，該圖形可以獨(dú)立存在。

另一種很普遍的方法是轉(zhuǎn)印，在這里所期望的所有的材料如半導(dǎo)體、功能氧化物或者金屬全部都可以在硅片基板上面得到。這樣就可以讓那既定圖案轉(zhuǎn)化技術(shù)和高溫工藝得以實(shí)現(xiàn)。隨后，這些圖案可以用柔性模板“拾起”并放置于所選用的基板上面。之后將基板從載體上面剝離。轉(zhuǎn)印技術(shù)有著很好的用處但是需要精確的控制各種靶材之間的粘附尺度：施主基板、柔性模板以及目標(biāo)基板。

通過(guò)使用軟刻蝕技術(shù)，可以克服一些別的所存在的柔性基板的限制：高溫膨脹、附著力差、低加工溫度和化學(xué)不穩(wěn)定性。此外，這些技術(shù)也適用于大面積結(jié)構(gòu)尺寸以及非常規(guī)表面刻印。

圖4 兩種常見(jiàn)的軟刻蝕工藝原理圖

a到c 彈性印模制作

a：將想要圖案印在硅載體基板上

b：PDMS與隨后的固化和鑄造

c：剝離模板

d到f 圖案轉(zhuǎn)印到目標(biāo)基板

d：通過(guò)滴鑄、旋涂或刮涂將目標(biāo)基板材料加在載體基板上

e：目標(biāo)圖形成型

f：將目標(biāo)剝離載體基板

g到i 轉(zhuǎn)印技術(shù)

g：使用PDMS將主基板圖形復(fù)制出來(lái)

h：將PDMS圖形壓印在目標(biāo)基板上

i：從載體基板上剝離

電子束光刻（EBL）

EBL使用經(jīng)過(guò)加速電壓極小波長(zhǎng)的電子束從而來(lái)得到納米級(jí)圖案。與傳統(tǒng)的光刻膠暴露在紫外光下相類似，EBL技術(shù)需要光刻膠、聚甲基丙烯酸甲酯或ZEP暴露在高能電子束下。這將會(huì)導(dǎo)致有機(jī)結(jié)構(gòu)的斷裂，這可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)顯影液來(lái)解決，將有機(jī)結(jié)構(gòu)溶劑在顯影液中，而不用暴露在電子束下。隨后，溶解抗蝕劑，淀積金屬或電介質(zhì)層從而得到想要的納米級(jí)圖案。

該方法使用了剝離工藝，所以由EBL定義的初始模板需要是逆轉(zhuǎn)的目標(biāo)圖案。EBL提供了很高的可能性來(lái)加工光刻衍射極限下的納米尺度特征，而且不需要物理掩模來(lái)轉(zhuǎn)移圖案。對(duì)于超材料來(lái)說(shuō)，EBL技術(shù)可以用來(lái)加工使用在可見(jiàn)光范圍的亞波長(zhǎng)分辨率諧振器。圖5 展示出用EBL技術(shù)在光電聚合物（PC403）基板上的多層諧振結(jié)構(gòu)。

圖5 使用電子束光刻技術(shù)加工的包含4層金的超材料，間隔層是PC403 盡管EBL技術(shù)在納米和亞微米尺度略有建樹(shù)，但為了制作更大面積更高性能的超材料，有三個(gè)主要限制需要突破：由于該技術(shù)的串行特性而引起的寫入時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題、接口誤差對(duì)周期性造成的影響以及電子束的較低的穩(wěn)定性問(wèn)題。

即使對(duì)小面積圖案來(lái)說(shuō)其寫入時(shí)間也是較長(zhǎng)，每次只對(duì)一個(gè)元件作用也決定了輸出量的減小。例如，為3mm*3mm的圖案寫區(qū)也需要24個(gè)小時(shí)。此外，這種串行圖案化工藝中還浮現(xiàn)出了一系列問(wèn)題如由于漂移而引起的電子束的不穩(wěn)定性。大面積圖案所使用的多臺(tái)移動(dòng)導(dǎo)致了很差的分辨率和較大的連接缺陷。其次，拼接錯(cuò)誤也導(dǎo)致了重復(fù)性圖形單元制作時(shí)偏差的增加。

最后，電子束的穩(wěn)定性和精確度也是影響該技術(shù)有效性的重要因素。波束阻斷是一種外部電壓源，被用來(lái)開(kāi)和關(guān)電子束，進(jìn)而進(jìn)行納米級(jí)特征加工。在長(zhǎng)的寫入時(shí)間中，當(dāng)前的任何波動(dòng)都會(huì)引起不一致的曝光，從而導(dǎo)致PMMA顯影時(shí)間的不確定性以及引入幾何誤差。

3D加工技術(shù)

3D加工技術(shù)可以提供低于衍射極限的成像、隱身、量子懸浮以及感測(cè)能力，所以人們對(duì)它的興趣日益上升。平面工藝技術(shù)簡(jiǎn)單易行，被用于多層三維超材料的加工上面。然而，這樣的多層超材料經(jīng)常遭受各向異性的困擾。在高級(jí)應(yīng)用中，隱身斗篷需要很精確的各項(xiàng)同性的超材料，以此可以在一定空間內(nèi)對(duì)介電常數(shù)和磁導(dǎo)率控制。具有各向異性的超材料，其介電常數(shù)和磁導(dǎo)率并不能通過(guò)平面工藝獲得。因此，進(jìn)一步發(fā)展納米超材料的制作技術(shù)，需要實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)同性的亞波長(zhǎng)超材料。

有很多先進(jìn)的工藝已經(jīng)用于3D超材料的制作了，比如壓印光刻、微立體光刻、立柱超晶格、多光子聚合、多層電鍍（圖6）以及干涉光刻。然而，這些先進(jìn)的技術(shù)仍然有著很多限制，如工藝的復(fù)雜性、實(shí)現(xiàn)的可能性和轉(zhuǎn)印到柔性基板的可行性。

通過(guò)綜合激光寫入與化學(xué)氣相沉積技術(shù)，我們探索創(chuàng)建了3D開(kāi)口環(huán)諧振器（SRR）?；瘜W(xué)氣相沉積可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)結(jié)構(gòu)可以均勻的涂覆金屬膜，這一特性是物理沉積所達(dá)不到的。具有不同高度的SRR已被實(shí)驗(yàn)證明其諧振在不同的頻率。

圖6

a 電子顯微鏡下基于聚酰亞胺基板的豎直3D超材料

b 柔性3D超材料實(shí)物圖，另附單元結(jié)構(gòu)

聚焦離子束（FIB）銑削是另一個(gè)用于實(shí)現(xiàn)納米尺寸特征的三維的制造技術(shù)，并且其可具有高的深寬比。用FIB技術(shù)設(shè)計(jì)制作的漁網(wǎng)型共振器是是第一批3D光學(xué)超材料中的一種，這些超材料具有各向異性的介電常數(shù)和磁導(dǎo)率，并且有較寬的頻譜。這種3D網(wǎng)格結(jié)構(gòu)來(lái)源于多層金屬和導(dǎo)電層的沉積，銀層（11層）和氟化鎂層（10層）交替，共21層。隨之使用FIB技術(shù)來(lái)刻蝕具有高深寬比的納米尺度特征（圖7）。

圖7 由聚焦離子束銑削加工的21層網(wǎng)格結(jié)構(gòu) 銀層（11層）和氟化鎂層（10層）p=860nm,a=565nm,b=265nm.Chanda 等人使用了類似的刻印技術(shù)用等離子體刻蝕一種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，同時(shí)也用上了納米刻印技術(shù)和多層電子束蒸發(fā)技術(shù)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)超材料的負(fù)透射率。這種網(wǎng)格結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)印到PCMS基板上面，然后再使用轉(zhuǎn)印技術(shù)將其復(fù)制到堅(jiān)硬的基板上面（圖8）。上述納米工藝可以應(yīng)用到紅外和可見(jiàn)光頻率范圍的大面積3D超材料上。將來(lái)，綜合了刻印技術(shù)與大面積光刻技術(shù)之后，可以加工具有大的負(fù)透射率的材料，而這種材料現(xiàn)在是由于壓印的印痕、低的深寬比和低的可重復(fù)性而不能實(shí)現(xiàn)。

圖8 a 納米轉(zhuǎn)印技術(shù)原理

b、c 電子掃描顯微鏡下的硅模板

d 多層超材料轉(zhuǎn)印到目標(biāo)基板

三維DLW（direct laser writing）技術(shù)可以用來(lái)開(kāi)發(fā)研制復(fù)雜幾何形狀的超材料。該技術(shù)包含了很收斂的激光束在光刻膠體積內(nèi)入射到衍射極限光斑上。這就可以實(shí)現(xiàn)三維亞微米結(jié)構(gòu)的制作，也可以將圖案加工在任意形狀或者復(fù)雜的相互交聯(lián)的材料網(wǎng)絡(luò)，上面這些技術(shù)是傳統(tǒng)光刻所達(dá)不到的。盡管直寫技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)高分辨率，但它的出產(chǎn)率很低且只可用于特定范圍的基板。使用多波長(zhǎng)的激勵(lì)/消耗技術(shù)可以改善工藝分辨率。近來(lái)，吳等人建立了一種替代的方法，通過(guò)使用一種全金屬、自支撐的手性材料，可以實(shí)現(xiàn)高深寬比、寬帶圓二色譜特性，這種材料可以由印刷和熱印制而成。Buckmann 等人展示了一種修正的“插入式”DLW技術(shù)，用以獲得微米尺度的超材料結(jié)構(gòu)。使用標(biāo)準(zhǔn)的DLW技術(shù)制作的超材料高度局限于幾十微米。對(duì)于“插入式”3D DLW技術(shù)并沒(méi)有這種限制，光刻膠本身作為基板與鏡頭之間的浸沒(méi)液。這就可以使制作工藝總高度達(dá)到毫米量級(jí)。圖9展示出一種典型的3D超材料在SEM顯微鏡下的圖像，這種超材料是用DLW技術(shù)加工的，并且有著機(jī)械可調(diào)諧性。

圖9 掃描電鏡下不同倍率的3D超材料

掩模光刻（MPL）是另一種可以加工微米規(guī)模3D超材料的先進(jìn)技術(shù)。使用這種技術(shù)，SRR可以直接刻印在立方體取向的SU-8基板上?；谌绱司_的控制，通過(guò)復(fù)雜圖案的加工，MPL技術(shù)有可能會(huì)徹底改革未來(lái)在紅外和可見(jiàn)光頻率的3D超材料結(jié)構(gòu)。采用MPL技術(shù)設(shè)計(jì)的SRR是用來(lái)將磁場(chǎng)耦合到入射電磁波上。

盡管上述大部分技術(shù)都有希望用于3D超材料的制備，但它們并沒(méi)有足夠的靈活性。一些技術(shù)是復(fù)雜的，需要多個(gè)制作步驟，這會(huì)降低結(jié)構(gòu)的分辨率；另一些則受到材料和基板選擇的限制。此外，轉(zhuǎn)印技術(shù)依靠表面的化學(xué)活性所以也是一種基板依賴型。雖然綜合的軟光刻和光刻技術(shù)已經(jīng)被用來(lái)將圖案直接轉(zhuǎn)印在高度彎曲的基板上，但實(shí)現(xiàn)高分辨率的圖案（<0.1）仍然是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

超材料的調(diào)諧技術(shù)

機(jī)械調(diào)諧

可機(jī)械形變的柔性基板通常用于調(diào)諧超材料的諧振頻率。將拉伸力作用在基板上，改變諧振器的幾何形狀，也改變了其電磁耦合，進(jìn)而就改變了諧振頻率。這種方法已經(jīng)被用于調(diào)諧Fano共振通過(guò)對(duì)PDMS膜施加單軸機(jī)械應(yīng)力。等離子納米結(jié)構(gòu)的調(diào)諧對(duì)可調(diào)諧納米光子器件的發(fā)展提供了新的途徑，比如可調(diào)諧濾波器和傳感器。由于等離子納米結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的高靈敏度，機(jī)械調(diào)節(jié)十分有效。同時(shí)，機(jī)械調(diào)節(jié)也可以對(duì)米結(jié)構(gòu)或納米單元結(jié)構(gòu)的做對(duì)稱性調(diào)節(jié)，這種性能對(duì)光學(xué)特性有著很大的影響。

彈性基板的機(jī)械形變可以通過(guò)控制方式來(lái)修改諧振元件之間的距離。圖10表示使用PDMS基板的超材料已經(jīng)被用在THz和可見(jiàn)光頻率范圍的調(diào)諧。圖10（a）表示一個(gè)在可見(jiàn)光頻率可調(diào)諧的SRR超材料，其調(diào)節(jié)原理是通過(guò)柔性PDMS基板的機(jī)械形變來(lái)改變諧振頻率。諧振器的機(jī)械調(diào)節(jié)是拉伸基板時(shí)，在可見(jiàn)光頻率基板的拉伸變化比諧振線寬的大。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明SRR結(jié)構(gòu)在相對(duì)大高達(dá)50％的單軸應(yīng)變所造成的共振頻率的變化可達(dá)4％。此調(diào)諧機(jī)制也被用來(lái)調(diào)節(jié)表面增強(qiáng)紅外吸收，其反射信號(hào)可達(dá)180倍的提高。

在PDMS基板上面加工的等離子表面領(lǐng)結(jié)型天線同樣也用納米模板光刻技術(shù)。結(jié)型天線之間的縫隙可以誘導(dǎo)獨(dú)特的電磁響應(yīng)，如等離子體所引起了透明度與大的近場(chǎng)強(qiáng)度。由于這些結(jié)構(gòu)的機(jī)械形變，當(dāng)縫隙以10nm為步長(zhǎng)從45nm到25nm變化時(shí)引起頻率的紅移。這種印在PDMS上的超材料可以覆蓋在非常規(guī)表面上，比如光纖，這就可以使新的功能性光子探測(cè)和天線得以研制，將可以在遠(yuǎn)程監(jiān)控環(huán)境的變化。

圖10（b）展示出另一種用來(lái)機(jī)械調(diào)節(jié)THz頻率的超材料的結(jié)構(gòu)。圖示為一種在被拉伸了的PDMS基板上面的超材料。材料的單元結(jié)構(gòu)貼在褶皺的結(jié)構(gòu)上面，這種結(jié)構(gòu)的最高形變率可達(dá)52.1%，因此允許更寬的傳輸響應(yīng)和機(jī)械可調(diào)諧性。

圖10 以PDMS為基板的機(jī)械可調(diào)諧超材料

a 光學(xué)超材料

b蜂窩THz超材料

c 左邊兩個(gè)平整的THz超材料

右邊兩個(gè)交錯(cuò)的THz超材料

圖10（b）中蜂巢結(jié)構(gòu)超材料的布置是完全均衡的，以此來(lái)達(dá)到非偏振的響應(yīng)。然而，處于褶皺狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)的電磁響應(yīng)對(duì)極化非常敏感。實(shí)驗(yàn)證明其對(duì)TE波的傳輸響應(yīng)要比對(duì)TM波的傳輸響應(yīng)高90%。褶皺超材料的極化依賴特性已被用來(lái)作相位阻滯器。

圖10（c）所示圖形是諧振頻率在THz范圍可調(diào)的”I”型諧振器，分為兩種，有或者沒(méi)有交錯(cuò)的縫隙。拉伸10%就可以達(dá)到8%的諧振頻率調(diào)節(jié)。相比于圖10（a）的拉伸50%才有4%的可調(diào)范圍好了很多?！癐”型結(jié)構(gòu)諧振器延展成對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)來(lái)得到依靠極化作用調(diào)諧的結(jié)構(gòu)，在壓變傳感方面有很大的發(fā)展空間。

盡管別的方法也可以用來(lái)處理共振器，這些方面下面兩部分會(huì)提到，機(jī)械形變調(diào)諧有著不可動(dòng)搖的地位，它可以在不改變材料組成的情況下精確控制整體的設(shè)計(jì)、對(duì)稱性以及系統(tǒng)的響應(yīng)。

除了機(jī)械調(diào)諧以外，還有其他好多的調(diào)諧方法。包括機(jī)電位移、熱退火和改變超流體密度。綜合了相變器、半導(dǎo)體、石墨烯、碳納米結(jié)構(gòu)、非線性和液晶的超材料也是一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，Zheludev等人研究論述了這些問(wèn)題。另外一些別的調(diào)諧技術(shù)的研究也將在下面文章中做出討論。

機(jī)電位移 將機(jī)械形變調(diào)諧的概念擴(kuò)展，應(yīng)用電激勵(lì)來(lái)誘導(dǎo)機(jī)械壓力的變化，引申出了機(jī)電調(diào)諧。在機(jī)電調(diào)諧中，諧振器的機(jī)械形變是靠外部偏壓來(lái)誘導(dǎo)的。林等研究人員利用微機(jī)電系統(tǒng)研究了一種在懸臂結(jié)構(gòu)中浮空的有雙開(kāi)口環(huán)陣列的共振器（DSRR）。懸臂結(jié)構(gòu)取代了外加偏壓的激勵(lì)，隨后利用其自身懸臂壓力的變化來(lái)反饋真實(shí)偏壓的變化。DSRR的這種機(jī)電調(diào)諧可以用來(lái)展示在THz方面的可調(diào)諧濾波器。在這里靜電力取代了偏壓來(lái)控制懸臂的曲率。20V的偏壓可使諧振頻率可調(diào)0.5THz。

其他的調(diào)諧技術(shù)

這部分我們討論對(duì)不同硬度的基板超材料所使用的調(diào)諧技術(shù)。這些技術(shù)可以用來(lái)調(diào)諧柔性超材料?；谌嵝圆牧系母叩淖杂啥龋谕獠考?lì)下獲得更多的內(nèi)部磁化，使用晶格位移技術(shù)、熱激勵(lì)技術(shù)有望提高材料的可調(diào)諧度。

晶格位移技術(shù)

圖11（a）所示為可重構(gòu)超材料的概要，Lapine等人研發(fā)的晶格結(jié)構(gòu)調(diào)整被用來(lái)調(diào)諧超材料的傳輸特性。他們利用對(duì)晶格參數(shù)有依賴作用的諧振頻率，并且改變xy平面的各層周期橫向位移。超材料的側(cè)向位移導(dǎo)致的諧振器在x或y方向上的移位，從而導(dǎo)致諧振頻率的劇烈變化如圖11（b）。使用這種方法，可以達(dá)到諧振頻率的連續(xù)調(diào)節(jié)。這種調(diào)諧技術(shù)可以用在更加寬的電磁波段和其他形狀的諧振器中。為了實(shí)現(xiàn)這種智能的在高頻連續(xù)可調(diào)的超材料，能夠產(chǎn)生大面積多層超材料結(jié)構(gòu)的微、納米工藝是必須的，同時(shí)可以在三個(gè)方向都能良好控制的晶格位移材料也是不可或缺的。

圖11 晶格位移所制作的可重構(gòu)的超材料

a 超表面位移原理

b 不同膠片下的傳輸響應(yīng)

熱激勵(lì)

實(shí)驗(yàn)證明使用溫度來(lái)控制介電常數(shù)這一方法已經(jīng)被用在調(diào)節(jié)THz波段的諧振器。這依賴于氧化物包括溫度感應(yīng)在內(nèi)的多功能特性。由SrTiO3制成的于溫度相關(guān)非磁性棒已經(jīng)用于調(diào)節(jié)THz頻率，其調(diào)節(jié)是通過(guò)控制溫度完成的。實(shí)驗(yàn)證明溫度從300K變化到120K時(shí)，諧振頻率改變了44%。

熱激勵(lì)也被用來(lái)調(diào)節(jié)超材料。一個(gè)由懸臂支撐的SRR超材料也被證實(shí)可以用在調(diào)諧電磁反應(yīng)，它的懸臂平面對(duì)熱退火反應(yīng)較為敏感。然而熱退火致動(dòng)過(guò)程是種被動(dòng)調(diào)諧，調(diào)諧中的SRR一旦改變就不可能再返回到初始狀態(tài)。因此，像電阻、壓電和靜電致動(dòng)這樣的調(diào)諧技術(shù)必須要進(jìn)一步的研究才能用來(lái)調(diào)諧超材料。

結(jié)論和展望

在本文中對(duì)柔性可塑基板的超材料最新進(jìn)展做了基本的介紹。包括超材料在現(xiàn)實(shí)設(shè)備中的使用、國(guó)家最先進(jìn)的工藝技術(shù)和對(duì)柔性基板超材料的調(diào)諧（或者擴(kuò)展到一些柔性器件的關(guān)鍵性技術(shù)）。

超材料以經(jīng)可以制作在各種聚合物上，這些聚合物的特性在超材料的功能中起著很大的作用。這項(xiàng)工作著眼于普通聚合物的細(xì)節(jié)特征，研究人員詳細(xì)的總結(jié)了這些聚合物的使用方法。具有低電耗和優(yōu)良機(jī)械特性的基板是用作調(diào)諧超材料的優(yōu)先選擇。

綜述了柔性基板超材料的制造工藝。傳統(tǒng)的微、納加工技術(shù)被廣泛用在THz和可見(jiàn)光頻率器件上，并且正向著新技術(shù)轉(zhuǎn)化。掩?？涛g技術(shù)和納米壓印光刻技術(shù)也以及克服了一些由柔性基板的引入而出現(xiàn)的問(wèn)題。膜投影光刻和直接激光寫入技術(shù)在復(fù)雜圖形方面略有建樹(shù)，肯能加工出復(fù)雜的各項(xiàng)同性超材料結(jié)構(gòu)。

機(jī)械形變調(diào)諧很有希望獲得有適合響應(yīng)的可調(diào)諧超材料而不加入別的復(fù)雜設(shè)計(jì)和構(gòu)造。這種技術(shù)可以得到超材料的動(dòng)態(tài)調(diào)諧而不需要加偏置電壓、非線性分量和MEMS開(kāi)關(guān)。此外，機(jī)械調(diào)諧并不受使用頻率的限制，它可以擴(kuò)展從微波、THz到可見(jiàn)光波段。通過(guò)分子水平加強(qiáng)了動(dòng)態(tài)表面紅外吸收，機(jī)械調(diào)諧超材料的能力達(dá)到了新的高度。對(duì)于柔性基板，超材料和等離子納米結(jié)構(gòu)對(duì)材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)十分敏感，這為光子電路、生物系統(tǒng)、天線、傳感器（應(yīng)變、溫度、電介質(zhì)、生物分子、化學(xué)等）、俘能設(shè)備、可調(diào)諧隱形裝置提供了新的技術(shù)創(chuàng)新，可以讓它們工作在更寬的頻率幅度，克服了特定波長(zhǎng)和角度的限制，還有可以使用超透鏡在原子尺度成像。為了使這些應(yīng)用更好的實(shí)現(xiàn)，新的研究正在開(kāi)展來(lái)研發(fā)出有更好分辨率的諧振器使用在更高的頻率波段、更大面積的柔性基板、3D超材料、各項(xiàng)同性響應(yīng)結(jié)構(gòu)、更快的調(diào)諧能力的機(jī)械可調(diào)諧超材料。

超材料的局限性突破通過(guò)使用柔性可塑基板實(shí)現(xiàn)了更寬的可調(diào)諧性。到目前為止，這有趣的工作已經(jīng)突出應(yīng)用在了THz超材料領(lǐng)域，并展示了天線、濾波器、吸收器和傳感器的實(shí)用性。主要由于缺乏用于控制THz頻率所需的光子元件。進(jìn)一步的研究正在展開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)3D THz超材料的流行應(yīng)用。目標(biāo)將會(huì)是各項(xiàng)同性響應(yīng)超材料，它開(kāi)辟了超材料在THz、紅外以及可見(jiàn)光頻率的使用。調(diào)諧機(jī)制的發(fā)展和制作工藝的進(jìn)步是未來(lái)超材料發(fā)展的關(guān)鍵因素。

超材料天線以其自身的優(yōu)勢(shì)，打開(kāi)了市場(chǎng)的需求，市場(chǎng)上有輕質(zhì)、高效路由器，移動(dòng)電話和機(jī)場(chǎng)掃描儀。然而，集成天線的其他功能就沒(méi)那么有優(yōu)勢(shì)了，不過(guò)這種情形可以通過(guò)使用柔性基板來(lái)改善。出于超材料本身吸收與傳輸電磁波能力，它也被用來(lái)俘獲電磁能量。盡管這種俘能設(shè)備以經(jīng)證明可以使用在微波波段，實(shí)際還是需要更高分辨率的大面積的納米結(jié)構(gòu)，用來(lái)使用在更高的頻率。未來(lái)的超材料，從簡(jiǎn)單的充電設(shè)備到房屋里的窗戶，都可以吸收以前認(rèn)為不可能的電磁能。

由此可以得出結(jié)論，柔性聚合物可以在機(jī)械形變調(diào)諧中展現(xiàn)優(yōu)勢(shì)。使用柔性基板的超材料可以聯(lián)接其他組件和非常規(guī)表面。在柔性基板上加工更高分辨率的微、納規(guī)模的圖形，這種加工工藝是未來(lái)超材料發(fā)展的關(guān)鍵。

致謝

澳大利亞研究協(xié)會(huì)承認(rèn)項(xiàng)目DP1092727(MB)DP1095151(WW)DP110100262(SS)和DP130100062(SW,SS).感謝維多利亞和AFAS-Vic協(xié)會(huì)的支持，感謝參與本文的合作者和同事。

第五篇：大學(xué)生柔性教育管理模式分析論文

摘要：思想導(dǎo)師制的教育形式是柔性教育，是適應(yīng)新時(shí)期大學(xué)生教育的最佳形式之一，符合大學(xué)生成才和發(fā)展所需要。

關(guān)鍵詞：大學(xué)生；思想導(dǎo)師；柔性教育管理

一、思想導(dǎo)師是柔性教育管理者

思想導(dǎo)師就是當(dāng)大學(xué)生在學(xué)習(xí)生活中遇到困難、困惑或思想壓力過(guò)大時(shí)，能給大學(xué)生進(jìn)行正確引導(dǎo)和幫助的教育者。是學(xué)生思想上的引路人，在學(xué)生最迷惘時(shí)提供及時(shí)的幫助，為困惑的學(xué)生找到正確的方向，鼓勵(lì)他們樹(shù)立戰(zhàn)勝困難的勇氣。思想導(dǎo)師必須是學(xué)生的貼心人，是學(xué)生真誠(chéng)的朋友，是學(xué)生可信賴的長(zhǎng)者。對(duì)大學(xué)生的教育管理，分外在和內(nèi)在管理兩種，外在教育管理即是剛性管理，主要通過(guò)校紀(jì)校規(guī)等剛性制度對(duì)大學(xué)生的行為進(jìn)行約束，這種管理帶有明顯的強(qiáng)制性和不可抗拒性，對(duì)穩(wěn)定校園環(huán)境、維護(hù)校園秩序無(wú)疑是必要的、有效的。內(nèi)在管理是柔性的，主要是采用潛在的、潤(rùn)物無(wú)聲的形式，對(duì)學(xué)生的思想成長(zhǎng)會(huì)形成深刻、持久的影響，啟發(fā)他們自覺(jué)的行動(dòng)，使其明辨是非。這種柔性管理方式具有明顯的感情色彩，能充分體現(xiàn)教育者和受教育者平等的地位，能充分發(fā)揮情感的感化功能。思想導(dǎo)師對(duì)學(xué)生付出真情，觸及靈魂，從內(nèi)心深處去打動(dòng)學(xué)生，使受導(dǎo)學(xué)生能完全接受導(dǎo)師的教育，就是柔性教育的管理者。剛性教育管理與柔性教育管理相結(jié)合，可以使教育的功能最大化，教育的功效最佳，達(dá)到全方位教育、全員教育的目的。

二、思想導(dǎo)師的選擇

我們的教育是全員參與的教育，在校的每一個(gè)老師都有義務(wù)參與對(duì)學(xué)生的教育管理。全校所有的教職工都可以是學(xué)生的思想導(dǎo)師，而每一個(gè)學(xué)生對(duì)思想導(dǎo)師的選擇應(yīng)有針對(duì)性，應(yīng)隨時(shí)隨地根據(jù)實(shí)際情況做出合理的安排。常見(jiàn)的思想導(dǎo)師有專門負(fù)責(zé)教育管理的輔導(dǎo)員、心理咨詢師；學(xué)校各部門的行政管理人員；給學(xué)生上課的老師；宿舍中的生活老師；學(xué)生特別信任的教職工；負(fù)責(zé)招生就業(yè)的老師或是有親戚朋友關(guān)系的老師，等等?？傊?，選擇的思想導(dǎo)師，必須是有管理教育經(jīng)驗(yàn)的老師，有高度的教育責(zé)任感，熟悉學(xué)生的心理狀況，能靈活處理學(xué)生面臨的各種困難，是學(xué)生特別信任的老師。

三、思想導(dǎo)師的主要工作職責(zé)

明確思想導(dǎo)師職責(zé)，是思想教育成敗的關(guān)鍵。根據(jù)受導(dǎo)學(xué)生存在的問(wèn)題和困惑，將工作的主要內(nèi)容分為五個(gè)方面：（1）幫助學(xué)生樹(shù)立社會(huì)主義核心價(jià)值觀，激發(fā)正能量，學(xué)會(huì)正確的人際交往和處理人際關(guān)系；（2）幫助學(xué)生盡快適應(yīng)大學(xué)學(xué)習(xí)、生活，引導(dǎo)學(xué)生做好生涯規(guī)劃和職業(yè)生涯規(guī)劃，做好在大學(xué)期間的學(xué)習(xí)計(jì)劃；（3）積極了解學(xué)生的心理困惑和心理健康狀況，對(duì)有心理問(wèn)題的學(xué)生及時(shí)進(jìn)行干預(yù)和引導(dǎo)；（4）在思想上鼓勵(lì)學(xué)生思追求進(jìn)步，積極向黨組織靠攏，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加黨團(tuán)組織的各項(xiàng)活動(dòng)；（5）幫助家庭困難的學(xué)生申請(qǐng)國(guó)家助學(xué)金，幫助家庭貧困的優(yōu)秀學(xué)生申請(qǐng)國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金和國(guó)家勵(lì)志獎(jiǎng)學(xué)金。

四、思想導(dǎo)師對(duì)學(xué)生教育的最佳切入點(diǎn)

對(duì)大學(xué)生的教育要堅(jiān)持個(gè)體重于群體的原則，充分尊重學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。高職院校是培養(yǎng)應(yīng)用性型人才的基地，高職學(xué)生的特點(diǎn)是：頭腦靈活，反應(yīng)快，適應(yīng)性強(qiáng)，有較強(qiáng)的創(chuàng)造力，也有一定的叛逆精神。他們對(duì)自己的行為有較強(qiáng)的判斷力和控制力，對(duì)自己所面臨的迷惑或所犯的錯(cuò)誤有一定的認(rèn)識(shí)，但因?yàn)橛袝r(shí)顧及自己的面子，不會(huì)輕易地認(rèn)識(shí)自己的不足并及時(shí)改正錯(cuò)誤。作為思想導(dǎo)師，要把好脈，找準(zhǔn)切入點(diǎn)，及時(shí)跟學(xué)生進(jìn)行思想交流，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己的不足。思想導(dǎo)師與受導(dǎo)者應(yīng)平等相待，才能最有效地切入并開(kāi)展受導(dǎo)工作。最常見(jiàn)的切入點(diǎn)是，導(dǎo)師應(yīng)積極主動(dòng)地介入到學(xué)生活動(dòng)當(dāng)中去，主動(dòng)到教室、公共場(chǎng)所、食堂或是寢室找學(xué)生談心?？梢哉剬W(xué)習(xí)、談生活、談家庭、談未來(lái)，也可以聊學(xué)生最感興趣的愛(ài)情話題和職業(yè)規(guī)劃。讓學(xué)生明顯感覺(jué)到思想導(dǎo)師很親切，很有親和力，學(xué)生從心底放棄抵觸情緒，全面接受思想導(dǎo)師的教育和影響。思想導(dǎo)師的切入要先行，不要等到問(wèn)題出現(xiàn)了再切入。當(dāng)學(xué)生的情緒很沖動(dòng)時(shí)，教育工作就往往會(huì)很被動(dòng)，學(xué)生是很難接受不熟悉老師的教導(dǎo)。如果思想導(dǎo)師先與學(xué)生建立了良好的感情基礎(chǔ)，當(dāng)學(xué)生出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)介入教育，就會(huì)真正地讓學(xué)生接受。

五、利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行思想教育

互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)放性、平等性和互動(dòng)性為大學(xué)生開(kāi)創(chuàng)了一個(gè)全新的交流學(xué)習(xí)的平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)也是一把雙刃劍，有利有弊。大學(xué)生對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息能否全面客觀地進(jìn)行分析和判斷，對(duì)將來(lái)形成何種人生觀、價(jià)值觀、世界觀至關(guān)重要。網(wǎng)絡(luò)為我們提供了海量信息和自由表達(dá)的同時(shí)，也成了各種勢(shì)力同我們爭(zhēng)奪大學(xué)生思想教育的重要陣地。大學(xué)生處于人生觀、價(jià)值觀、世界觀的形成時(shí)期，還不能完全客觀地對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息的真假、善惡、是非進(jìn)行全面客觀公正地判斷和分析，很容易受到不良思想的侵蝕。思想導(dǎo)師應(yīng)充分利用網(wǎng)絡(luò)這個(gè)交流平臺(tái)對(duì)大學(xué)生進(jìn)行教育、交流。學(xué)生有時(shí)不方便與思想導(dǎo)師當(dāng)面談話、交心，而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，就可以隨意地、自由地與導(dǎo)師進(jìn)行交流。思想導(dǎo)師利用QQ、微信等聊天工具、大學(xué)城空間與學(xué)生進(jìn)行交流、引導(dǎo)、教育，經(jīng)常瀏覽學(xué)生的空間說(shuō)說(shuō)和微信相冊(cè)，第一時(shí)間了解學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)，及時(shí)為有困惑的學(xué)生解難。思想導(dǎo)師收藏并整理一系列教育素材，放在自己的空間，為學(xué)生提供學(xué)習(xí)的資源；也可以把自己的心得體會(huì)和一些思路放在空間，讓學(xué)生學(xué)習(xí)、思考，使網(wǎng)絡(luò)教育成為一個(gè)全新的、方便、有效的教育平臺(tái)。每一個(gè)思想導(dǎo)師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生交流時(shí)，對(duì)受教育的學(xué)生進(jìn)行較詳細(xì)的教育檔案管理。要隨時(shí)記下每一個(gè)學(xué)生思想動(dòng)態(tài)，存在什么樣的問(wèn)題？存在哪些思想障礙？遇到什么樣的困惑和困難？經(jīng)過(guò)教育引導(dǎo)之后，達(dá)到什么效果？取得什么成績(jī)？還需要在哪些方面繼續(xù)努力？包括跟學(xué)生交流的主要過(guò)程等，都詳細(xì)地記錄下來(lái)，通過(guò)教育檔案管理，可以適時(shí)調(diào)整教育的方式和手段，評(píng)價(jià)教育的效果。在建立教育檔案時(shí)還應(yīng)注意做好保密工作。

六、對(duì)思想導(dǎo)師教育效果的評(píng)價(jià)

思想導(dǎo)師要結(jié)合教育的實(shí)際和受教育學(xué)生的轉(zhuǎn)變效果做出合理評(píng)估。然而如果在評(píng)價(jià)時(shí)只制訂一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，雖然目標(biāo)明確，可操作性強(qiáng)，但容易陷入機(jī)械化和簡(jiǎn)單化。對(duì)思想導(dǎo)師教育效果的評(píng)估要能彌補(bǔ)剛性管理的不足，最大限度地發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)造性。思想導(dǎo)師先要提出一些具體的要求：（1）每位思想導(dǎo)師與被指導(dǎo)的學(xué)生建立對(duì)應(yīng)的聯(lián)系表；（2）每次與所指導(dǎo)學(xué)生的交流要作好詳細(xì)的交流記錄；（3）思想導(dǎo)師對(duì)與所指導(dǎo)學(xué)生的班主任或是任課教師的交流作好記錄；（4）思想導(dǎo)師對(duì)所指導(dǎo)的學(xué)生建立教育記錄，特別是記錄思想轉(zhuǎn)化的過(guò)程，學(xué)生的思想認(rèn)識(shí)和現(xiàn)實(shí)表現(xiàn)進(jìn)步等方面和不足。對(duì)思想導(dǎo)師的考核評(píng)價(jià)分為三部分，實(shí)行百分制，第一部分是工作的實(shí)際情況評(píng)價(jià)（占50分），主要是從思想導(dǎo)師的責(zé)任感、是否及時(shí)為學(xué)生解決問(wèn)題、談話效果記錄等進(jìn)行評(píng)價(jià)；另一部分由系部學(xué)工評(píng)價(jià)（占25分），主要是從受指導(dǎo)學(xué)生的思想轉(zhuǎn)化和進(jìn)步的程度，對(duì)思想導(dǎo)師工作成效進(jìn)行評(píng)價(jià)；一部分由學(xué)工處評(píng)價(jià)（占25分），主要是根據(jù)生活老師、心理咨詢師、學(xué)生的各項(xiàng)活動(dòng)效果等方面對(duì)受指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)步轉(zhuǎn)化的情況做出評(píng)價(jià)分析。同時(shí)根據(jù)最終評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行表彰，對(duì)工作成績(jī)突出的指導(dǎo)老師授予“優(yōu)秀思想導(dǎo)師”稱號(hào)，對(duì)進(jìn)步較大并達(dá)到入黨條件的學(xué)生可以發(fā)展為預(yù)備黨員，激發(fā)思想導(dǎo)師的工作積極性。總之，思想導(dǎo)師是柔性的教育管理者，是學(xué)生成長(zhǎng)過(guò)程中的引路人，我們要充分利用發(fā)揮好思想導(dǎo)師的教育功能和教育效果。

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