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。     

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。     

PZT压电薄膜无阀微泵的制备工艺及实验研究

介绍了一种基于PZT薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件,采用收缩管/扩张管结构,压电圆型致动片和PDMS泵膜的组合可产生较大的泵腔体积改变。在对微泵制备工艺研究的基础上,对其性能进行了实验研究,结果表明:电压和频率对流速均有显著影响。在7.5 V1、80 Hz的正弦电压驱动下,该压电微泵的最大输出流速为2.05μL/min。该文制作的微泵具有流量稳定,驱动电压较低,性能稳定可靠和易控制等优点,可满足微流体系统的使用要求。     

双层泵腔压电无阀微泵结构设计与优化

面向植入式微泵在生物医疗领域的应用需求,为了提高低电压及微型化条件下微泵的输出流量,该文设计了一种双层泵腔压电无阀植入式微泵。基于压电振子的压电耦合仿真以及微泵的电-固-液三相耦合仿真,验证了双层泵腔微泵设计的有效性,并优化了结构及驱动参数。通过实验验证了耦合仿真结果的正确性,并测试了微泵的流量范围。结果表明,微泵最优设计参数：扩散角为30°,颈宽为300μm,上层泵腔高度为100μm。微泵的净流量随电压的增大而增大,且适用于低频驱动。实验结果表明,双层泵腔压电无阀微泵的输出流量是传统压电无阀微泵的5.38倍。     

PDMS薄膜电磁微泵的原理与制作

铁硼永磁薄片以及下部的平面线圈。与硅膜相比，这种泵膜材料使用寿命长，物理化学性质稳定，光学特性和机械特性优良。下部的通电线圈与固连在泵膜上的钕铁硼相互作用，从而引起泵腔体积的变化，进而控制微量流体的进出。泵膜驱动面积为6mm×6mm，厚度为40μm，在频率为5Hz，80mA AC方波信号驱动下，竖直方向上位移可达300μm。     

无阀压电泵的泵腔容积变化量

通过对简支边界条件、电压驱动下复合压电振子的振动分析，推导了复合压电振子的运动方程，从而导出了复合压电振子变形后所包围的体积即无阀压电泵的泵腔容积变化量的计算公式，分析了泵腔容积变化量与复合压电振子最大变形量之间的变化关系，给出了通过复合压电振子最大变形量来计算无阀压电泵泵腔容积变化量的计算式。     

基于PDMS的压电驱动式系列微型泵

为进一步拓展压电微泵的应用领域,以利于更好地将其集成于微流控芯片中,该文对以固态聚二甲基硅氧烷(PDMS)为泵体材料的压电微泵开展相关实验研究。通过合理设计压电振子的支承方式、阀片结构以及采用两腔串、并联结构等措施以提高压电微泵的工作性能。分别以PDMS和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为泵体材料设计制作了单腔微泵、双腔串、并联微泵,并对其工作性能进行对比性实验测试。实验证明,构造具有较好工作性能的PDMS压电微泵具有可行性,在电压90 V,频率80 Hz的情况下,PDMS双腔串联泵的输出流量达到21mL/min,输出压力达到10kPa。但与PMMA为泵体材料的压电微泵相比,PDMS压电微泵在流量、压力方面仍有近30%的差距。     

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。     

压电锥形流管无阀泵的研究——气穴现象

分析了压电锥形流管无阀泵的气穴现象,首先发生在高速吸入过程的振动子中心区域;同时利用气穴现象阐述了流体温度变化对泵流量影响的原因;最后通过实例说明了增加流量减少气穴现象发生的具体方法,为 泵的应用设计提供了依据。     

无阀微泵的结构设计及实验研究

介绍了一种可用于微流体操作的压电驱动式无阀微泵,设计了微泵结构并制作了样机.采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵的最佳工作频率.搭建了实验系统并做了相关实验,得到了微泵输出流量与驱动频率及电压的关系曲线.实验结果表明,无阀微泵具有结构简单,造价低和传输稳定等优点,适用于微流体操作.     

基于MEMS的无阀泵的数值仿真与参数设计

扩张管和收缩管的流量和效率是无阀泵工作性能的决定因素,运用有限元分析软件Ansys/Flotran,对扩张管和收缩管的结构对流量和效率的影响进行了数值分析,计算结果表明,入口修圆的扩张管和收缩管的流动特性优于常规结构的扩张管和收缩管,随着最小宽度的增加,流量逐渐增大,但效率存在一个最大值点。较小的压差下大一些的扩张角有利于流量和效率的提高,随着压差的增大,就要选择小一些的扩张角,以避免扩张管中发生边界分离现象。较大的深度有利于提高流量和效率,而长度对流量、效率的影响不大。     

Y型双入水流道双出水流道无阀压电泵研究

针对Y型流道无阀压电泵输送流体流量较小,该文设计了一种Y型双入水、双出水流道无阀压电泵结构,泵送的介质流动平稳,无湍流形成,故可用于血细胞及大分子生物基团的输送。对压电振子进行了理论分析。通过与Y型单入水流道单出水流道压电泵的实验对比,证明了用增加流道数目的方法可提高无阀压电泵输送流量的结论。     

基于MEMS的双功能温控芯片的设计与制作

为满足微全分析系统集成化的发展要求,设计制造了一种微型温控芯片。该芯片以硅为基底,采用MEMS工艺集成了加热和温度传感双重功能。介绍了芯片的制作工艺,并对加热器和温度传感器的性能进行测试和分析,结果表明,该芯片加热响应迅速,温度传感器灵敏度高、线性度好。而且这种温控芯片体积小、结构简单,易于集成。     

电磁激励微谐振式传感器的设计与制作

利用微电子机械加工技术成功研制出电磁激励-电磁拾振硅谐振梁式压力传感器。传感器以"H"型双端固支梁为谐振器,采用差分检测结构。工艺制作采用体硅加工工艺,并且采用一种减小封装应力的结构完成压力传感器的真空密封及封装。利用锁相环微弱信号检测技术建立的开环频率特性测试系统及闭环自激测试系统测试了传感器的频率、压力特性等相关技术指标。谐振器在空气中的品质因素Q值大于1200;在真空中的Q值大于7000。压力满量程刻度为0～120kPa。差分输出的结果优于单个谐振梁的输出结果,差分输出结果的线性相关系数为0.9999,灵敏度为225.77Hz/kPa。     

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.     

一种K波段双桥电容式RF MEMS开关的设计与制作

介绍了一种K波段双桥结构的电容式RF MEMS开关.该开关的结构特点是,以共面波导上的悬空金属膜为双桥结构,并且膜桥的支撑呈折叠弹簧结构.使用Agilent ADS软件对该开关进行了设计和优化,结果表明,相比传统电容式单桥开关,该开关隔离度性能得到了很大提高.利用表面微机械工艺,在高阻硅衬底上制备了开关样品.双桥开关的在片测试结果表明:驱动电压为19.5V,"开"态的插入损耗约1.6dB@19.6GHz,"关"态的隔离度约46.0dB@19.6GHz.     

一种K波段双桥电容式RF MEMS开关的设计与制作

介绍了一种K波段双桥结构的电容式RF MEMS开关．该开关的结构特点是,以共面波导上的悬空金属膜为双桥结构,并且膜桥的支撑呈折叠弹簧结构．使用Agilent ADS软件对该开关进行了设计和优化,结果表明,相比传统电容式单桥开关,该开关隔离度性能得到了很大提高．利用表面微机械工艺,在高阻硅衬底上制备了开关样品．双桥开关的在片测试结果表明：驱动电压为19.5V,“开”态的插入损耗约1.6dB@19.6GHz,“关”态的隔离度约46.0dB@19.6GHz．