微管道流体的流动特性

讨论微流体特性及其测量方法，并进行了微直圆管道内微流体运动特性的初步试验研究。开发一种适于微流体测量的施加和保持压力的方法。以去离子水和直径为１０－５０μｍ直圆管为对象进行一系列试验，并与用Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程式描述的微圆管道流体流动规律进行了比较。     

被分析物在微流体器件中的分散特性

与电场驱动方式相比,采用压力驱动方式实现对微流体的控制,具有简单方便和适应性广等特点,但微流体的流动特性也更为复杂。在分析研究微流体一被分析物在流场中分散机理的基础上,针对具有窄缝形状的Y型微流体器件中两种同物性流体的流动特性,采用平均分析法,对微型矩形窄缝中的压力流的传质现象进行了初步研究,提出二维分析模型,并导出了其分析解。     

基于微流体数字化技术的微化学反应器

微流体数字化技术利用压电陶瓷驱动器产生的脉冲惯性力来驱动和扰动微流体，实现了微流体的均匀离散和微喷射，具有数字可控性。由此设计了一种数字化微化学反应器，对不同微管道内的流体利用数字化微喷射，实现试样与试剂微液滴间的混合反应。该微化学反应器由玻璃微管道拉制仪拉制的微管道进行粘接组合而成，内部无可动件，无需复杂的微加工技术，结构简单，制造成本低。进行了氢氧化钠溶液和酚酞溶液的混合反应实验，实验证明该化学反应器可以用于微化学反应。     

无掩膜流动刻蚀技术研究

为了实现玻璃材料高深宽比微结构的加工,提出了一种基于微尺度下流体分层流动现象的微流道内无掩膜流动刻蚀方法。通过对玻璃基体材料进行大量的工艺实验,明确了流动参数对于刻蚀成型微结构深宽比、侧壁形状、刻蚀速率的影响。证明了可以通过改变刻蚀剂与隔离剂的流动参数实现对成型微结构形貌的控制。实验结果表明约束流动刻蚀工艺可以在玻璃基体材料上加工出形态复杂、大深宽比的微结构,微结构的形貌取决于微流道中流体的流速。本实验的结果对于微尺度下分层流动的特性研究有一定的参考价值,并可为解决各向同性材料的微结构加工难题提供有效的解决方案。     

微流体驱动与控制系统的研究进展北大核心

随着微流控系统的应用越来越广泛,微米尺度和纳米尺度器件微通道内的流动逐渐成为了研究的热点。重点阐述了微流控系统的驱动元件——微泵、控制元件——微阀的研究现状,介绍了学者们研制的各种微泵、微阀的工作原理与结构特点,指出了微流体驱动控制系统泄漏、结构复杂、成本偏高等问题依然存在,并对微驱动控制的发展方向进行了展望。     

驱动电压波形修圆对微流体脉冲惯性力和驱动效果的影响

介绍了微流体脉冲驱动-控制技术,分析了微流体脉冲驱动-控制过程,指出在这一过程中影响微流体流动的主要因素是微流道固壁加速度和流体内部的黏性力。采用"椭圆修圆法"对方波驱动电压进行修圆,针对修圆点的位置决定微流体的驱动方向,获得了不同修圆位置和修圆系数的驱动电压修圆波形。通过实验探索了波形修圆对微流道固壁运动加速度、微流体脉冲惯性力和流体驱动效果的影响规律并进行了机理分析。所得流体体积流量可在0～15.4pl/min连续变化,远小于现有的微流体驱动技术。本文的研究成果可为微流体脉冲驱动-控制技术在微流体系统中的进一步应用提供参考。     

基于微喷技术的微胶囊制造实验研究

利用压电驱动器产生的低频振动，使微流道中的流体产生脉冲流动，通过微喷头实现微流体的数字化离散和喷射。通过控制振动的频率和微喷头的直径，可以实现微胶囊尺寸的数字化控制。利用悬浮交联微胶囊制备方法，以海藻酸钠包覆胰岛细胞进行了微胶囊制作实验，制造出了尺寸均匀的微米级尺度微胶囊。展望了基于微流体数字化的微胶囊制造技术的发展前景。     

基于MEMS技术的硅微机械流体传感器的原理及应用

传统的流体传感器由于存在着灵敏度低、体积大、成本高等缺点,而且微流体与宏观流体流动特性不同,所以其在微流体的流体特性测量中存在很大的局限性。随着MEMS技术的发展,硅微机械流体传感器的出现克服了传统流体传感器的缺点。硅微机械流体传感器已成为MEMS的研究热点之一。按其用途进行了分类,着重介绍了流体压力传感器、流量传感器和表层摩擦力传感器。分别从各种传感器的基本原理、性能、应用范围、优缺点及其所能达到的技术指标方面进行了描述。基于MEMS的硅微机械流体传感器具有广阔的前景。     

金属微粉体脉冲输送的微特性实验

采用以脉冲为微流动基本形态、脉冲当地惯性力为主动力的微流体数字化技术进行了金属微粉体(作为流体)脉冲输送微特性的实验,以解决激光金属粉体融覆沉积工艺中微粉体的精确稳定输送问题.建立了金属微粉体脉冲输送系统;以角形铬粉为实验材料,实验研究了驱动电压U、频率f、微喷嘴内径d、输送角度θ等4种系统参量对铬粉脉冲输送微特性(粉...     

数字化无阀微泵的泵送性能实验研究

研制出一种新型的基于微流体数字化技术的数字化无阀微泵，并对无阀微泵的泵送性能进行实验研究。该微泵泵送出的液体量微小、可控，可达纳升级。针对不同粘度液体，改进驱控参数，实现了连续流、离散流的泵送。实验验证了设计原理的正确性。     

一种新型的微型机器人

提出了一种新型的微型机器人的驱动机构。此种微型机器人能够在充满液体的弯曲的微型管道内运行。当它在充满液体的微型管道内运行时 ,在它的周围会自动形成一层液体动压润滑膜 ,此润滑膜能避免它与管道壁发生直接接触。详细分析计算和试验研究了此种微型机器人在具有不同半径、不同粘度液体的管道内运行时的速度和形成的液体动压润滑膜厚度。结果表明 ,此种微型机器人能以较快速度在管内悬浮运行。此种微型机器人特别适用于进入人体内腔和血管     

中国微纳制造研究进展

介绍了中国微纳制造领域的总体概况。从微构件力学性能、微纳摩擦磨损及粘附行为研究、典型微流体器件输运特性研究、拓扑优化技术在微纳结构设计中的应用研究、微传热学的研究和微测试方法和装置的研究具体介绍了微纳制造基础理论方面取得的进展。从设计方法、硅基微机电系统(Micro electro mechanical system,MEMS)制造工艺、非硅MEMS制造工艺等方面介绍了微系统设计与加工工艺研究进展。从物理量微传感器、微执行器件与系统、微纳生化传感与分析和微能源等方面介绍了微纳器件与微纳系统的研究进展,最后对中国微纳制造发展进行了总结和展望。     

微机电传感器发展及应用的现状与趋势

介绍了微机电传感器自20世纪80年代初期以来发展及应用的现状与趋势。重点讨论了微机电惯性传感器在国际上的先进水平和国内的研究成果,以及军民两用领域的应用前景。最后提出了进一步研究的方向。     

纳米技术及其在微型机械中的应用

纳米技术及微型机械被认为是２１世纪的核心技术。文中介绍了纳米技术及微型机械的基本概念及纳米加工技术、纳米材料技术、纳米摩擦学等纳米技术在微型机械中的应用。     

微细孔超声加工关键技术

为提高微细孔超声加工的微细程度和精度,研究微细孔超声加工的关键技术,包括高精度的机床本体、超声加工单元、微细工具的制备技术、微细工具几何参数的选择等。对微细工具的动态压杆稳定性进行分析,结果表明微细工具的压杆稳定性不仅与静压力有关,还与超声振幅有关。导出判别动态压杆稳定性的Mathieu方程,并经简化给出工具临界压力和临界长度的计算判据,解决因工具长度、静压力(压应力)大小和超声振幅选择不当而导致的加工中出现工具轴弯曲、折断、破坏孔的形状精度的问题。对工件振动方式的微细孔超声加工进行的试验表明,微细工具的磨损率随着进给速度和超声振幅的增大而增加。在所研制的微细超声加工系统上可加工出直径13 μm的微细孔。     

Micro-injection moulding: Factors affecting the achievable aspect ratios

Micro-injection moulding is one of the key technologies for micro-manufacture because of its mass-production capability and relatively low component cost. The aspect ratios achievable in replicating micro features are one of the most important process characteristics and constitute a major manufacturing constraint in applying injection moulding in a range of micro-engineering applications. This research studies the effects of five process and one size factors on the achievable aspect ratios, and the role they play in producing micro components in different polymer materials. In particular, the following factors are considered: barrel temperature, mould temperature, injection speed, holding pressure, the existence of air evacuation and the sizes of micro features. The study revealed that the barrel temperature and the injection speed are the key factors affecting the aspect ratios of micro features replicated in PP and ABS. In case of POM, in addition to these two factors, the mould temperature is also an important factor for improving the replication capabilities of the micro-injection moulding process. For all three materials, an increase of feature sizes improves the melt flow. However, the melt fill of micro features does not increase linearly with the increase of their sizes.     

Some aspects of fabrication of micro devices by electrochemical micromachining (ECMM) and its finishing by magnetorheological fluid

Electrochemical micromachining (ECMM) is an advanced machining process for machining of electrically conducting materials. In the present work, a micro nozzle and a fluidic mixer having complex structures are made using masking technique by ECMM process. Mask is made of 50-μm transparent sheet and the micro nozzle and micro mixer are fabricated on an 800-μm thick copper sheet. The resulting rough inner walls and bottom surface of micro nozzle are finished using magnetorheological fluid-based finishing process. Surface finish of the nozzle is significantly improved after finishing. A comparison of width, depth, and surface roughness of the micro nozzle is also carried out before and after finishing. The mixing behavior of two fluids is visualized by microscope in micro mixer. The rough inner walls of the mixer’s channels act as obstructions and result in zigzag path of flowing fluid. Hence, mixing occurs at microscopic level because of rapid molecular diffusion.     

微纳制造技术文献计量分析

对微纳制造技术领域2000-2010年时间段的SCI和EI文献计量分析,结果显示,近年来该领域的研究呈现出增长趋势,美国在微纳制造领域的研究处于绝对领先的地位.SCI文献分析表明,纳米尺度的制造技术、微米尺度的制造技术、微机电系统、微流体、微加工等是近年来研究的热点领域;EI分析则显示,光刻技术、微加工、微机电器件、纳米结构材料、扫描电子显微镜等是研究的热点.     

Effects of machined cavity texture on ejection force in micro injection molding

The friction force developed in the demolding phase of the micro injection molding process is mainly determined by mold surface finish, which affects the tribological phenomena occurring at the polymer–tool interface. In this work, the effects on the ejection force of two cavity surfaces machined with different technologies (viz. micro milling and micro electro discharge machining), but with similar value of Ra, were investigated. The relations between different surface topography parameters and the ejection force were then analyzed, in order to identify the parameters that most appropriately describe the friction at the polymer–tool interface. The experimental results showed the strong interactions between the mold surface texture and the micro injection molding process parameters that promote the replication, such as mold temperature and holding pressure. The different machining technologies generated two mold textures that have a similar value of Ra, but their influence on friction can be properly described only using several other surface topography parameters.     

Built-up edge effects on process outputs of titanium alloy micro milling

Built-up edge (BUE) is generally known to cause surface finish problems in the micro milling process. The loose particles from the BUE may be deposited on the machined surface, causing surface roughness to increase. On the other hand, a stable BUE formation may protect the tool from rapid tool wear, which hinders the productivity of the micro milling process. Despite its common presence in practice, the influence of BUE on the process outputs of micro milling has not been studied in detail. This paper investigates the relationship between BUE formation and process outputs in micro milling of titanium alloy Ti6Al4V using an experimental approach. Micro end mills used in this study are fabricated to have a single straight edge using wire electrical discharge machining. An initial experimental effort was conducted to study the relationship between micro cutting tool geometry, surface roughness, and micro milling process forces and hence conditions to form stable BUE on the tool tip have been identified. The influence of micro milling process conditions on BUE size, and their combined effect on forces, surface roughness, and burr formation is investigated. Long-term micro milling experiment was performed to observe the protective effect of BUE on tool life. The results show that tailored micro cutting tools having stable BUE can be designed to machine titanium alloys with long tool life with acceptable surface quality.