一种无阀压电微泵的研究

介绍了一种适用于微流体系统的无阀微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,利用硅各向异性腐蚀形成扩散口/喷口结构,并利用压电双晶片作为驱动部件。该微泵的制作工艺简单,使用寿命长,具有良好的液体驱动性能。对于使用15 mm长的压电双晶片作为驱动器的压电无阀微泵,在100 V6、0 Hz、占空比为1的方波驱动下,最大流速可达151μL/min。     

无阀压电微泵的动态特性研究

微泵作为微流控系统中的核心控制元件已成为MEMS研究的热点，现主要研究了无阀式压电微泵的工作原理及其动态工作特性。实验表明，无阀压电微泵的流速随频率呈抛物线关系变化，最佳工作频率为1250Hz。在频率固定时，微泵流速随驱动电压的升高而增加。泵膜的厚度对于微泵的性能影响很大，相同条件下，较薄的泵膜具有更高的流速，且泵膜越薄，其性能对于频率的变化越敏感。电压为50V时，微泵最大流量可达1．695μL/min。总体看来，无阀压电微泵结构简单，驱动电压较低，性能稳定可靠。     

平板式无阀压电流体泵的初步研究

介绍了一种新型平板式无阀压电泵,给出了此种无阀压电泵的基本结构.通过对所制样机的测试分析,认为决定这种无阀压电泵性能的因素主要有锥形角度、工作频率和驱动电压等.锥形角在5°～12°之间,工作在19Hz下,所制作的压电泵具有较佳的工作性能,当锥形角为11.3°,工作频率为19Hz,驱动电压为120V时,泵的进、出水口处的压力差为235.2Pa.     

基于MEMS的无阀泵研究进展

微流体控制系统是微机电集成系统(MEMS)一个主要分支,微泵作为微流体控制系统的重要组成部分,根据其有无阀片可分为有阀型微泵和无阀型微泵.无阀型微泵由于其结构相对简单、制造工艺要求不高,因而有着独特的发展优势.主要介绍了基于MEMS的扩张管/收缩管型无阀泵几年来在结构设计、制作工艺等方面的研究成果、现状和发展前景.     

双腔并联式无阀压电微泵的设计及制作

为了实现微流控芯片的小型化、集成化,设计并制作了一种可定量连续输送微量液体的无阀压电微泵.该微泵采用双腔并联式结构,利用微机电系统(MEMS)技术在硅基片上制作了具有扩散口/喷口无阀结构的出入水口,采用压电双晶片作为驱动部件,以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜.测试结果表明,泵膜的厚度、工作频率和电压对微泵的输出流速均有明显的影响,在频率1100 Hz及电压80 V时,双腔体并联式无阀压电微泵的最大流速为210μL/min,约为相同结构单腔体微泵流速的1.5倍.     

无阀微泵泵腔中流体流动的有限元模拟与分析

采用有限元仿真软件ANSYS/FLOTRAN对收缩/扩张型无阀微泵泵腔中流体流动的全过程进行了数值模拟和仿真分析,得到了流体在整个泵腔中的流场构形和流动特性。结果表明,泵腔结构单元的弯道效应与出/入口处流体速度分布的非线性混合将导致腔中的局域涡流现象。通过对3个简单模型的模拟计算,证明了缓冲腔的不同结构对无阀微泵的整流效率有较大影响,是泵腔结构参数优化设计不可忽视的重要环节。     

PZT压电薄膜在MEMS中的应用

从MEMS应用的角度介绍了PZT压电薄膜的制备、集成工艺与压电系数的测量,并给出了压电薄膜在MEMS中的应用实例。     

一种改进的平板式无阀压电流体泵

通过对带有缓冲腔和不带有缓冲腔的平板式无阀压电泵的对比实验,发现前者的性能大大优于后者,其输出能力提高了近4倍.由于带有缓冲腔的无阀压电泵的最佳工作频率高于不带有缓冲腔的同类型无阀压电泵,使其可以获得比较平稳的流量输出.当锥形角为6.4°,驱动电压为120V,工作频率为73Hz时,所制作的带有缓冲腔的压电泵具有最佳的工作性能,其进、出水口处的压力差达到8.53×102Pa.     

压电双晶片驱动的压电微泵的研究

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,利用双面湿法腐蚀形成被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。对压电双晶片的理论变形量和压电微泵的泵腔变化量、泵腔压缩比进行了理论分析,并对其输出流量进行了测试。在100 V、20 Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为317μL/min。结果显示该压电微泵的制作工艺简单,具有良好的流体驱动性能。     

压电锥形流管无阀泵的研究—单向流动原理及泵流量

利用流体在收缩与扩张流管中流动能耗不同的原理。借助流阻系数，具体分析了压电锥形流管无阀泵在无阀状态下，产生单向流动的原因，并解析了泵流量。同时，把上述结果与实验进行了比较，证明了理论分析的正确性。     

基于PZT压电薄膜的压力传感器工艺研究

选用敏感材料锆钛酸铅(PZT),优化微机电系统(MEMS)微加工工艺,制作了硅基PZT压电薄膜叉指式电极结构的MEMS压力传感器。在基体Au/Ti/LNO/SiO_2/Si<100>上,采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)法,在650℃高温下采用分层退火的方式进行退火,得到厚1.2μm的PZT压电薄膜。薄膜表面均匀,无裂纹。利用光刻工艺和低压溅射工艺得到平行叉指电极。制作完成PZT压电薄膜结构的微压力传感器,在弹性薄膜上施加压力,其电压输出性能较好,说明基于压电薄膜的叉指电极结构可行,为基于纳米纤维结构的微压力传感器的制作奠定了理论基础。     

用于微传感器中PZT压电薄膜的制备和图形化

采用溶胶-凝胶法在Si/Si3N4/Poly-Si/Ti/Pt基片上制备PZT压电薄膜, 为了选择更适合微电子机械系统(MEMS)器件的压电薄膜,采用一般热处理和快速热处理对锆钛酸铅(PZT)压电薄膜进行干燥和结晶.首先,采用V(H2O):V(HCL):V(HF)＝280 mL:120 mL:4drops(4滴HF溶液)配比的腐蚀液在室温下对未结晶的PZT压电薄膜进行了湿法腐蚀微细加工;然后,对图形化好的压电薄膜进行再结晶的热处理,实验结果表明这种方法可用于压电薄膜微器件的制备.     

水热法制备压电双晶片的研究

用水热合成法在金属基板上制备了压电双晶片,该法简单,成本低。为了更好地研究双晶片的特性,利用扫描电镜(SEM)和X-射线衍射(XRD)技术,对PZT薄膜的特性进行了较为详细的研究。发现PZT薄膜由平均尺寸约为5μm的PZT晶粒组成,其物相组成成分PbTiO3和PbZrO3的比值约为53/47,处在准同型相界附近。根据试验中测得数据,计算出了薄膜的平均密度;并建立了双晶片位移驱动模型,由该模型得到压电系数d31,并研究了双晶片的铁电性。     

收缩管/扩张管型无阀压电泵的工作原理

介绍了收缩管／扩张管型无阀压电泵的一种典型结构,分别分析了收缩管和扩张管管内流动特性,认为收缩管／扩张管在无阀压电泵中起动态阀的作用,共主要结构参数有锥形角和扩散比等,这些参数对泵的性能起决定性的影响,推导了此类无阀压电泵的流量计算公式及效率公式。     

溶胶一凝胶工艺对PZT铁电薄膜结构的影响

本文阐述了用溶胶一凝胶法制备锆钛酸铅（ＰＺＴ）铁电薄膜的工艺参数对薄膜结构的影响。实验表明，采用合适的工艺参数能制备出具有钙钛矿型结构的ＰＺＴ铁电薄膜。