基于MEMS技術(shù)的自吸微泵的研制.pdf

1、微型泵是微流體控制系統(tǒng)的重要組成部件，在生化分析、藥物輸送、芯片冷卻等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景，已成為MEMS研究領(lǐng)域中的熱點課題之一。本文利用MEMS加工技術(shù)，成功地研制出一種可實用化的微型泵。 本文首先對各種驅(qū)動方式進行了分析，確定以壓電雙晶片作為主要的致動方式，并根據(jù)壓電雙晶片的懸臂梁模型，推導(dǎo)出壓電雙晶片的自由端位移公式。提出了泵膜的力學(xué)模型——邊緣固支的等厚彈性薄板，分析了均布載荷和集中載荷下的大撓度變形和小撓度變形。

2、 本文在對擴散口/噴口結(jié)構(gòu)進行分析的基礎(chǔ)上，提出使用擴散口/噴口作為流向控制結(jié)構(gòu)，進而設(shè)計和制作了一種無閥壓電微泵。該微泵利用壓電雙晶片作為致動器，以PDMS膜作為泵膜，以各向異性體硅腐蝕形成的錐形孔作為擴散口/噴口結(jié)構(gòu)。該無閥微泵工作穩(wěn)定，但不能實現(xiàn)自吸。 為了使微型泵更有效地控制流體的流向，本文利用雙面體硅腐蝕工藝制作懸臂梁型硅被動閥，并利用該被動閥制成了一種被動閥微泵和一種復(fù)合閥微泵。兩種有閥微泵均能夠穩(wěn)定的驅(qū)動液

3、體，但由于閥片之間存在粘結(jié)劑間隙，因而存在一定的反向滲漏，導(dǎo)致微泵無法自吸。 采用彈性模量較小的SU-8膠制作被動閥，可以消除粘結(jié)劑層的影響。SU-8被動閥不但可以有效防止流體的反向泄漏，而且具有更大的正向過流能力。本文利用SU-8膠被動閥制作出改進型的DF-05型微泵，該微泵可以實現(xiàn)自吸進樣，對水的最大流量為3.1mL/min，最大氣體流量達到29.5mL/min，最大輸出壓力達到16kPa，性能達到國際先進水平，而且工作穩(wěn)定