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文檔簡(jiǎn)介
1、微流控系統(tǒng)在航空航天、生物芯片等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,是目前MEMS(微機(jī)電系統(tǒng),Micro-Electro-Machanical System)研究的熱點(diǎn)。微泵在微流控系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng),是微流控系統(tǒng)中的核心部件之一。實(shí)現(xiàn)微泵的小型化、集成化,提高微泵的泵送性能,是微流控系統(tǒng)亟待解決的關(guān)鍵問題之一?;谑湛s/擴(kuò)散管的無(wú)閥微泵,以具有整流作用的收縮/擴(kuò)散管代替單向閥,利用流道的不對(duì)稱性實(shí)現(xiàn)流體的定向泵送,具有結(jié)構(gòu)及工藝簡(jiǎn)單、不易堵塞、
2、對(duì)泵送樣品無(wú)限制等優(yōu)點(diǎn),成為現(xiàn)階段微泵研究的熱點(diǎn)。
本文分析了大角度收縮/擴(kuò)散管的流動(dòng)特性和壓電驅(qū)動(dòng)器的工作原理,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并制作了并聯(lián)式雙腔壓電微泵。首先,利用ANSYS軟件對(duì)壓電驅(qū)動(dòng)器的振動(dòng)模式進(jìn)行了仿真分析,研究了壓電振子金屬層的半徑、厚度對(duì)振子諧振頻率、中心位移的影響;利用ANSYSFLOTRAN和CFX對(duì)微泵內(nèi)流體流動(dòng)特性進(jìn)行了仿真分析,優(yōu)化了收縮/擴(kuò)散管的尺寸,得到了不同壓強(qiáng)下流體流動(dòng)的特性參數(shù),如雷諾數(shù)、
3、流速、管內(nèi)壓強(qiáng)分布等。利用MEMS技術(shù),在<100>晶向的硅片上腐蝕出收縮/擴(kuò)散管,在玻璃基片上腐蝕出圓形空腔作為泵腔,并將其與壓電振子粘貼在一起,制作出單腔壓電無(wú)閥微泵和雙腔壓電無(wú)閥微泵。采用渦流位移計(jì)測(cè)試了不同電壓、頻率下壓電振子的振動(dòng)特性;搭建了流量測(cè)試系統(tǒng),分別測(cè)試了單腔、雙腔壓電微泵的流動(dòng)特性,并進(jìn)行了對(duì)比分析。測(cè)試結(jié)果表明:長(zhǎng)度為4001.μm的收縮/擴(kuò)散管的大口最佳口徑為8001μm。單腔微泵的最佳工作頻率為2600Hz,
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