用于微流控的新型玻璃超聲諧振器的制備及表征研究.pdf

1、微諧振器集成于微流控片上系統(tǒng)由于具有物理和化學上可操作的多樣性，被廣泛應用到包括生物、化學、醫(yī)藥學組織工程和機械等學科的眾多領域。傳統(tǒng)的石英晶體諧振器的獨特制造技術和封裝要求的專一性卻阻礙了它的小型化和集成化發(fā)展。而近十多年來發(fā)展起來硅諧振器，采用了MEMS加工中最常用的刻蝕技術，其非完美制造在加工方面引入了結構上的缺陷降低了器件的性能。在微流控領域，玻璃因為其化學穩(wěn)定性、親水性、透光性等性質被認為是制備這種微流控器件中換能器的優(yōu)勢材料

2、。另外，常見的微諧振器一般被設計為疊層式或者橫向式，然而這種結構一般需要考慮耦合層、反射層以及匹配層的設計，從而增加了設計的難度和加工的復雜性以及成本。本文提出一種新型三維球形玻璃微諧振器的加工方法，降低了設計難度并減小了加工復雜性。論文還研究了玻璃微諧振器的振動特性。
　　首先，研究了玻璃微諧振器的熱成型制備新方法。通過實驗和模型相結合，驗證了正壓熱成型玻璃微諧振器的方法，揭示了成型溫度和成型時間等參數(shù)對于玻璃微腔尺寸的影響，獲

3、得了尺寸可控的玻璃微諧振器。
　　然后，對上述玻璃微諧振器的固有頻率和振動模態(tài)進行了模擬。有限元軟件ANSYS對玻璃微諧振器進行建模，模擬了玻璃微諧振器的幾何尺寸對其固有頻率的影響，發(fā)現(xiàn)了對其固有頻率隨著半徑的增大而減小，球腔角度在一定范圍對固有頻率有影響，但是厚度對固有頻率的影響不大。在所有幾何參數(shù)中半徑對于固有頻率的影響起主導作用。
　　最后，對玻璃微諧振器進行了振動測試，驗證了玻璃微諧振器的固有頻率，并與模擬結果進行了