1.3 微系统技术应用
MEMS是由微计算机控制器、微传感器、微执行器、封装结构和动力源组成的复杂产品。MEMS由于其具有质量轻、体积小、高智能的特点，其应用范围极其广泛，几乎涉及自然及工程科学的所有领域，如通信、航天、生物医学及材料科学等众多领域。
1.3.1 MEMS在军事中的应用
保证国家安全和全球稳定的关键是一个国家军事力量的优势，为了掌握现代战争的主动权，大力发展微型飞行器、战场侦察传感器、智能军用机器人，以增加武器效能，武器装备小型化是重要的发展趋势。为了适应这一发展的需要，采用的主要措施是利用MEMS技术制造传感器和微系统。
1.MEMS在惯性器件中的应用
在各种飞行器中，陀螺仪测量运动物体的姿态和转动的角速度，加速度计测量加速度的变化。陀螺仪的功能是保持对加速度对准的方向进行跟踪，从而在惯性坐标中分辨出指示的加速度。对加速度进行两次积分，即可测定出物体的位置，由 3个正交陀螺、3个正交加速度和信息处理系统可以构成一种惯性测量组合（IMU），它可以提供物体运动的姿态、位置和速度信息。惯性测量组合广泛应用于各种航空航天平台及飞行器的制导系统中。
应用MEMS技术制造的微惯性测量组合（MIMU）没有转动的部件，在使用寿命、可靠性、成本、体积和质量等方面都大大优于常规的惯性仪表。1994年，美国德雷珀实验室用3只陀螺仪和3只硅微加速计构成了微惯性测量组合，其尺寸极小，质量约为5g，加速度计精度为250μg。
2.微型无人机应用
MEMS在军事上应用的一个典型代表是微型无人飞机。微型无人飞机的发展得益于MEMS技术的不断进步和智能材料的长足发展。微型无人飞机的突出特点是尺寸小、质量轻、成本低、功能强、用途广泛以及携带方便。微型无人机主要用于低空侦察、通信、电子干扰和对地攻击等。当战情发生在偏远山区时，信息来源比较困难，微型无人机可将侦查到的图像和信息传递给战士手中的监视器，使战士了解战场及目标的情况。这样不仅可以减少部队在侦查过程中的伤亡，又可以大大提高作战的效率。微型无人机还可以对敌方实施电子干扰，虽然微型无人机施放的干扰信号很小，但当飞机飞到雷达天线附近时，仍然能够有效对敌雷达实施干扰。微型无人机还可以携带高能炸药，主动攻击敌雷达和通信中枢。微型无人机还可用于战场毁伤评估和生化武器的探测。
微型无人机在城市作战中优势尤为突出。它可在建筑群中执行城市侦察和监视任务，也可探测和查找建筑物内部的目标或恐怖分子的活动情况，并可窃听敌方作战计划等。微型无人机也是适合未来城市作战的一种新式武器装备。
在民用方面，微型无人机可以用于交通监控、通信中继、森林及野生动植物勘测、航空摄影、环境监测、气象监控、森林防火监测等。
3.MEMS空间技术应用
MEMS可以在3个层次上应用于小空间技术：一是传统航天器中采用MEMS，使得其单机和分系统尺寸减小、质量减轻而功能更强、自主性更高；二是利用MEMS及其他微型化技术减小卫星整体尺寸，制造纳卫星；三是发展新概念航天器。可以认为，MEMS技术是实现“快、好、省”地发展新一代高能密度航天器的关键技术。
1）MEMS执行器
用MEMS技术虽然不能制造具有大驱动力的执行器，但是可以制造快速控制流体、微波、光和热等物质的微执行器。其中，微推力器、微驱动器和各种微开关是空间MEMS研究的又一个热点。
基于MEMS技术的微型推进系统，可以减小质量、体积，提高推质比，把推进系统小型化提高到空间的水平，从而降低成本、缩短研制周期，这是未来微型航天器的最佳选择。
目前，微推进器主要有两种：微电热推力器和微型双组元液体火箭发动机。微电热推力器采用MEMS技术进行加工，通过光刻、封装和集成技术形成微推力器结构。与其他微推力器相比，微电热推力器用于航天器的姿态控制和位置保持，具有结构简单、质量小、不容易被堵塞、推质比高、成本低、推力范围大等很多优点。
微型双组元液体火箭发动机主要集成微型涡轮机、燃烧室、微泵和微阀、传感器、燃料控制系统、信号处理和控制电路、接口、通信以及电源等为一体的，可批量制作的微型器件或系统。基于MEMS技术的微型双组元液体火箭发动机具有结构简单、质量小、无泄漏、推质比高、成本低等优点。
2)RF-MEMS
目前，航天器上的射频（Radio Frequency，RF）系统仍然是由分离的机械元器件和集成电路组成的混合系统，这些尺寸分离的无源器件已经成为射频系统进一步小型化、高性能化、低功耗化的最大障碍。然而，RF-MEMS 技术的出现和芯片级无源元器件的开发成功，使得可以将它们与其他集成电路芯片封装在一起而组成多芯片模块，或者将它们与功能电路集成在一个芯片上，形成新的微小型集成化射频系统。
MEMS技术在军事领域的应用还有很多，如微型敌我识别装置、有害化学战剂报警微传感器、微型机器人以及MEMS在弹药技术中的应用等。未来MEMS技术将继续在军事领域发挥着重要角色。
1.3.2 MEMS在生物医疗中的应用
分子、病毒和细菌的典型尺寸分别为1nm、10nm、10μm，由尺度效应可知，MEMS可以更灵敏、准确、低成本和微创地用于生物医疗领域。当前，MEMS及相关技术和产品已覆盖从检测、诊断到治疗等各生物医学领域。MEMS 在生物医学领域的应用正在快速增长，如生物传感器、起搏器、免疫隔离微囊、药物输送、生物芯片等。
1.诊断应用
目前，微流控技术为诊断应用带来了众多优势，包括更小的系统、更少的样本量、快速诊断、更少的处理时间及更低的成本。诊断应用的微流控技术具有非常广泛的应用领域，包括基因学、传染性疾病、肿瘤、血凝结及心脏病等。它通过独特、快速的探测和表征来发展医疗检测，优化诊疗方案。
近日，普林斯顿大学的科学家在《聚合科学物理肿瘤学》杂志上发表了他们的研究结果：利用微流控技术开发了一种全新的细胞培养系统，可以直接实时观察癌细胞耐药性的发展，用于临床癌症药物开发和筛选。
研究教授表示，癌症从原发性向转移性发展是一个复杂生态系统，当前无法通过常规药物治疗治愈。目前的治疗方法是通过体外药物筛选和组织培养技术，可以检测最初的药物敏感性，但不是用来检测和测量耐药性，而利用微流控制技术开发的全新细胞培养系统可以作为一种“进化加速器”，该系统可以研究主要宿主细胞和肿瘤细胞之间的相互作用，并在较短的时间内测试它们对药物的反应。据悉，它可以使研究人员连续观察细胞相互作用，并观察不断发展的癌细胞耐药性。更重要的是，研究人员发现对化疗的反应中，癌细胞可以在10天之内产生耐药性。此外，该装置还可以定量分析异质细胞群的运动和繁殖，并能对代谢物和单个细胞进行下游分析。如果将这款系统安装在一个标准的荧光显微镜上，省去了全孵化机箱的成本和不便，能够进行3种不同的实验，并可连续实时观察几个星期。
正如科学家所言，这款利用微流控技术开发的新的细胞培养技术在临床前药物开发和候选药物有效性评估方面有广阔的应用前景。
2.体内显微手术
在传统的外科手术中，人体中的缺陷必须暴露出来。外科手术在医生的视线内要尽可能无障碍地利用传统的仪器和借助于视觉来进行操作，因此，由于手术的方式，健康的组织不可避免也会受到损伤。手术后病人经常还要承受相当大的痛苦，其所经历的时间由被切开组织的治愈过程来决定。体内显微手术与传统的外科手术不同，它只需要利用人体内极小的切口或人体天生的入口，就可以在对健康组织最小损伤的情况下进行手术，甚至在手术后伤口都不用缝合。
实现体内显微手术，需要有相应的检测手段和手术器械，微内窥镜是典型的医疗器械，因此体内显微手术又称为医用内窥镜手术。
医用无线电内窥镜是一个典型的MEMS应用系统，它结合了微小机器人技术、生物医学技术和MEMS技术。微内窥镜的一个重要应用是在外科手术中为医生提供诊断部位的信息。对此，迫切需要由传感器阵列直接进行信息处理。如在微型手术中，与传统的外科手术相比缺少视觉和触觉信息，这些信息必须由传感器阵列获得的信息来弥补。体内手术所需的MEMS技术和装备还包括微手术钳、微手术刀和微手术钻等。此外，作为智能内窥镜的微系统也要把执行器集成到里面，通过外科医生从外部来控制执行器，并且由所安装的传感器来检测。由日本东北大学研究的形状记忆合金作为驱动器的自动式医用内窥镜系统，适用于人体管道环境（如血管中）动作的装置是采用MEMS技术研制的。这种微小型驱动机器人能够携带成像照明光学系统、前端物镜黏附物清除装置等自动进入人体内完成体内诊断和体内微细手术。
3.人工器官植入
MEMS在医疗技术中最早得到应用的是心脏起搏器。最早的起搏器以两个晶体管为基础，构成双稳态多谐振荡器电路，并植入人体。由于缺少合适的电池，不得不将电路通过皮肤从外部用金属导线连接起来。
心脏的泵机构由正弦电信号来控制，心房和心室必须用合适的节拍来刺激，这样心脏就可以把血液循环泵入体内。早期的起搏器是将均匀频率的刺激脉冲有规律地供给心肌。目前，利用MEMS技术并采用“阻断”工作方式，即只有当缺少生理上的正弦波脉冲时，起搏器才工作；在其余的时间，起搏器被“阻断”而不工作。应尽可能地利用心脏的生理功能，这样就延长了植入电池的使用寿命。
4.医疗检测
在临床中，微传感器可以将所需要的信息，如血压、胃酸、温度、体液内的特定成分等信息准确、实时地传送给医生。MEMS器件体积小，可以进入常规仪器所不能到达的人体部位，将病灶周围的情况及时反馈给医生。例如，药片大小的可测量胃酸的微传感器能够口服下去，内装的无线发射器将胃酸信息发射到体外，使医生及时了解患者胃酸的情况。
第一个实用化的也是技术上较为成熟的MEMS器件是硅微压力传感器，在医疗中也有着广泛的应用，其中低阻抗、高灵敏度的贴片式压力传感器可以粘贴在皮肤表面，探测受神经刺激肌肉的收缩。这一方法已经用于研究面部神经、脑神经和脊神经的活动。
生物传感器也是一种在医疗中有着广泛用途的微传感器，它可以定量或半定量地分析某一特定物质的含量，可以快速连续地分析物质浓度的变化，其分析范围从小相对分子质量物质到大分子、病毒，甚至微生物，是一种有效的临床化验工具。生物传感器在医学中的酶分析和免疫化学分析中应用非常广泛。目前，生物传感器成功地应用在血液中葡萄糖的分析和免疫测定方面。
1.3.3 MEMS在汽车工业中的应用
在现代化的汽车中，为了提高汽车的安全性和其他性能，急需各种高效、高精度、高可靠性和低成本的传感器，目前的普通汽车装有几十个传感器，而豪华型汽车所使用的传感器达到上百个。微传感器在汽车工业的发展中起着重要的作用，未来MEMS技术的发展将使汽车的各个系统更加智能化、轻量化以及更加便宜可靠。
1.发动机控制系统
传感器在汽车发动机系统中的应用十分广泛，并且种类繁多。这些传感器是整个车用传感器的核心，利用它们可提高发动机的动力性能、降低油耗、减少废气、反映故障并实现自动控制。这些传感器的性能指标要求最关键的是测量精度与可靠性。由于传感器工作在发动机震动、燃料蒸气、污泥、水花等恶劣环境中，因此这些传感器的耐恶劣环境技术指标要高于一般的传感器，以避免由传感器检测带来的误差，以及避免导致发动机控制系统失灵或产生故障。
汽车电子控制系统一直被认为是MEMS压力传感器的主要应用领域之一，可用于测量进气歧管压、大气压、油压、轮胎气压等。应用最多的汽车MEMS压力传感器有压阻式和电容式两种。压阻式微压力传感器是现在应用传感器中量最大的一种。汽车压力传感器主要用于：检测汽缸负压、检测大气压、检测汽缸压力、检测发动机油压、检测变速箱油压、检测制动器油压、检测翻斗车油压。
汽车电控燃油喷射系统要使用多重压力传感器，检测发动机进气歧管绝对压力，提高其动力性能，降低油耗，减少废气排放。微型硅压阻式MEMS压力传感器可用于发动机废气循环系统，替代陶瓷电容式压力传感器。汽车空调压缩机中的压力测量也是MEMS传感器的一个很大的应用方向。
2.MEMS陀螺应用
MEMS陀螺在汽车领域的开发和应用备受关注，主要用于汽车导航的GPS信号补偿和汽车底盘控制系统，应用潜力极大。
MEMS陀螺按照材料分为石英和硅两类。石英材料结构的品质因数Q值高，陀螺特性好，有实用价值，是最早实现产品化的；但是石英加工难度大，成本高，无法满足汽车的低成本要求。
硅材料结构完整、弹性好，比较容易得到高 Q 值的 MEMS 结构，随着深反应离子刻蚀技术的出现，体硅微机械加工技术的加工精度显著提高，在硅衬底上用多晶硅进行加工的技术适合批量生产，驱动和检测较为方便，成为当前低成本研发的主流。从硅MEMS陀螺的结构上，常采用振梁结构、双框架结构、平面对称结构、横向音叉结构、梳状音叉结构、梁岛结构等；用来产生参考振动的驱动方式有静电驱动、压电驱动和电磁驱动等。
此外，MEMS技术在汽车工业中的应用还有安全气囊系统、轮胎压力检测系统、防抱死系统等。