基于微流控系統(tǒng)壓電微泵最優(yōu)化結構的研究.pdf

1、壓電微泵是微流控系統(tǒng)的重要組成部分，決定著微流控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，它是隨著各種材料、結構的不斷創(chuàng)新發(fā)展而產(chǎn)生出來的性能優(yōu)良的微型泵，其具有結構設計簡單、體積微小、易于攜帶、輸送性能良好、能夠精確控制等諸多優(yōu)勢。其中壓電振子、閥體、泵體的材料及結構組成會對壓電微泵的輸出性能起著極其重要的影響。本文針對微泵結構的最優(yōu)化展開研究，主要有以下幾個方面:
　　1)研究推導出了壓電振子在振動時的撓度方程、泵腔體積變化方程以及輸送性能方程，

2、并通過仿真驗證了理論的準確性，并選擇了對壓電振子的基板材料、直徑比、厚度進行了結構優(yōu)化。
　　2)設計了懸臂梁型閥體、輪式型閥體、傘形型閥體三種閥體結構，推導出了其在振動過程中的撓度方程及微泵的流量方程，并利用ANSYS仿真軟件對閥體進行了結構優(yōu)化。結合優(yōu)化好后的壓電振子及閥體設計出了單腔及雙腔壓電型微泵，推導出了微泵的理論輸送流量方程，并通過實驗優(yōu)化了閥體厚度及直徑、泵體的泵腔高度、進出口直徑、閥孔直徑、凸臺高度等結構參數(shù)，研制

3、出了結構優(yōu)化好后的壓電型微泵。
　　3)經(jīng)過對單腔及雙腔壓電型微泵的實驗研究，在對結構已優(yōu)化好后的微泵施加了50V正弦電壓情況下，單腔型壓電微泵輸送水的最大的出口壓力及輸送流量分別為6.91kPa和4.27ml·min-1;雙腔串聯(lián)型壓電微泵輸送水的最大的出口壓力及輸送流量分別為11.87kPa和6.04ml·min-1;雙腔并聯(lián)型壓電微泵輸送水并采用異步驅動時的最大的出口壓力及輸送流量分別為11.8kPa和5.84ml·min-