壓電操縱臺的研究及其應(yīng)用.pdf

1、利用壓電作動器進行微納米尺度物體的操縱相比于其他方法具有如下優(yōu)點：對操縱物體無選擇性、實驗設(shè)備簡易、驅(qū)動電路簡單、成本低廉，等等。
　　本課題的主要工作圍繞一種可以用于驅(qū)動微米尺度物體旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動納米物質(zhì)向中間位置移動形成斑點或使得納米線呈現(xiàn)徑向排列的壓電操縱臺展開的，主要研究內(nèi)容如下：
　　2008年胡俊輝等人提出了一種利用楔形板的彎曲振動驅(qū)動微顆粒圍繞節(jié)點旋轉(zhuǎn)的方法。在其基礎(chǔ)上，本論文首先通過有限單元法研究了微顆粒旋轉(zhuǎn)的機

2、理。結(jié)果表明，振動節(jié)點周圍在電激勵下會產(chǎn)生局部旋轉(zhuǎn)行波，即為微顆粒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力；且局部旋轉(zhuǎn)行波的產(chǎn)生與楔形板根部不對稱的振動激勵有關(guān)；振動節(jié)點的個數(shù)隨楔形板寬度的增加而增加。
　　以上述理論為基礎(chǔ)本文設(shè)計了一種用于驅(qū)動不同種類微顆粒圍繞節(jié)點旋轉(zhuǎn)的壓電操縱臺。實驗發(fā)現(xiàn)通過改變壓電操縱臺的激振頻率可以改變微顆粒的旋轉(zhuǎn)方向。通過理論和實驗的分析表明，微顆粒旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動機理為圍繞振動節(jié)點的局部旋轉(zhuǎn)行波。微顆粒的旋轉(zhuǎn)速度可以通過壓電操縱臺的激

3、振頻率與驅(qū)動電壓進行控制。壓電操縱臺可以驅(qū)動不同數(shù)量的微顆粒圍繞振動節(jié)點旋轉(zhuǎn)。
　　結(jié)合納米物質(zhì)操縱的具體需求，對上述壓電操縱臺進行優(yōu)化，使其能夠驅(qū)動壓電操縱臺上表面液滴中的銀納米線向中間位置聚集形成斑點或呈現(xiàn)徑向排列，且在關(guān)掉電源并自然風干后，斑點和徑向排列沒有變化。通過理論和實驗的分析得到了液滴內(nèi)部的聲學流動情況，提出了聲學流動模型，依據(jù)模型解釋了實驗現(xiàn)象。斑點的直徑、厚度和銀納米線的徑向移動速度可以通過調(diào)節(jié)壓電操縱臺中心點的