基于mems技术无阀压电微泵是研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要微泵作为微流控分析系统的核心部件，一直是微流控领域的研究热点。为了实现微流控芯片的小型化、集成化，迫切需要研制便于微型化、定量、无脉动、连续输送微量流体的微泵。传统的流体泵因其体积或工作机理限制难以满足要求，随着MEMS工艺技术的进步，利用MEMS技术实现微泵的微型化已经得到了迅速的发展。因此，本文开展了利用MEMS技术研制了一种体积小、结构简单、能连续输送流体的微型泵的研究。本文在分析了微泵的结构及原理的基础上，设计和制作了一种双腔并联式无阀压电微泵。该微泵选用压电双晶片作为驱动器，比传统的压电圆片驱动力更大；采用收缩口／喷口的无阀结构

2、，结构简单，易于制作；泵膜采用PDMS薄膜，不易破损，成本低；设计了推挽工作模式的双腔并联式结构，该结构减轻了液流的脉动性，同时也提高了微泵的工作效率。利用ANSYS软件对微泵的核心部件压电双晶片的振动模式进行了仿真分析；利用MEMS技术分别制作了泵体及泵膜并且使用树脂胶将它们和压电双晶片粘在一起，最终封装成微泵；在不同的电压和频率下，使用电涡流测微计对压电双晶片的自由端最大位移进行测量；组建了测试系统，在不同的条件下对微泵的输出流速进行了测试，并且和同结构的单腔体微泵进行了对比实验。测试结果表明：电压、频率、泵膜的厚度、压电双晶片的长度均对微泵的输出流速有着明显的

3、影响。在背压为O，电压80V，频率为l100Hz，泵膜厚7私m，压电双晶片长30ram情况下，双腔并联式无阀压电微泵的流速为21吮l，大约是同结构单腔体微泵的1．5倍。关键词：无阀微泵；压电；MEMS；流速基于MEMS技术的无阀压电微泵的研究StudyofValvelessPiezoelectricMicropumpBasedonMEMSTechnologyAbstractMicropumpasthecorecomponentofmicrofluidicsystemhasbecometheresearchfocusinMicrofluidicSystemsfield

4、．Inordertorealizetheminiaturizationandintegrationofthemicrofluidicchips，itisurgenttoinvestigateaminiaturevalvelesspiezoelectricmicropumpwhichcantransportthemicrofluidcontinuously．TraditionalpumpcannotsatisfytherequirementsaccountforitsvolumeorlimitationofWorkingMechanism．AstheMEMStechn

5、iquedeveloping，thereisarapidlygrowthonachievementofthepumpmicromationbyutilizingMEMStechnology．Asaresult，theresearcheswereconcentratedondevelopingasmallsizeandsimplestructuremicropumptotransportthemicrofluidbyusingMEMStechnology．BasedOiltheanalysisinthestructureandprincipleofthemicropu

6、mp，avalvelesspiezoelectricmicropumpinparallelwithdoublechambersisdesignedandmanufactured．Thismicropumpusesthebimorphastheactuatorwhichhasthemoredrivingforce；usingadiffuserandanozzleunitwhichiseasytofabricate；utilizingpoly-dimethylsiloxane(PDMS)asdiaphragmwhichisnoteasytodestroyandhasal

7、owmanufacturecost；usingstructurewithdoublechamberswhichareinparallel，thestructuredecreasesthepulsatileflowandimprovestheefficiency．nedrivingperformanceofthepiezoelectricbimorphissimulatedbyFiniteElementAnalysis(FEA)softwareANSYS；thepumpbodyandpumpdiaphragmarcmanufacturedbyMEMStechnol