基于声表面波热膨胀微阀研究.pdf

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1、第36卷第6期压电与声光Vo1．36NO．62014年12月PIEZ0ELECTRICS&AC0UST00PTICSDec．20I4文章编号：1004—2474(2014)06—0880—03基于声表面波热膨胀微阀研究章安良，王新彪。，付相庭，查燕。(1．常州工学院电气学院，江苏常州213002；2．宁波大学微纳电子系统研究所，浙江宁波31521I)摘要：研制了一种新的声表面波控制开关的微阀。在128。YX—LiNbO。基片上光刻叉指换能器，其激发的声表面波加热微槽内石蜡油，熔融其上方微腔内固体石蜡，石蜡由于相变化而体积膨胀，使得微腔顶部的聚二甲基硅氧烷

2、(PDMS)薄膜发生形变，微阀由开态转变为关态。红色染料溶液微流体为实验对象进行微阀操作实验，结果表明，声表面波可有效实现微阀的控制，且微阀开关时间随所加电信号功率增加而减少，在32dBm电信号功率作用下，微阀关闭时间为3min。关键词：微阀；热膨胀；声表面波；微通道；微流器件中图分类号：TN371文献标识码：AStudyonThermalExpansionMicro—valveBasedonSurfaceAcousticWaveZHANGAnliang，WANGXingbiao，FUXiangting，ZHAYan(1．SchoolofElectron

3、icInformationandElectricalEngineering，ChangzhouInstituteofTechnology，Changzhou213002，China；2．Lab．ofMicroandNanoElectronicSystem，NingboUniversity，Ningbo3152l1，China)Abstract：Anewmicro—valvecontrolledbysurfaceacousticwaveispresented．Aninterdigitaltransducerislab—ricatedona128。YX—Li

4、NbO3substrateforexcitingsurfaceacousticwaveusedtOheatparaffinoilinamicrogroove．Solidparaffininamicro—cavityismeltedduetoheatingtransmission．Thevolumeofparaffininthemicro—cavityisincreasedbyphasechange，leadingtOtheshapechangeofPDMSfilm，andthenthemicro—valveisswitchedoff．Reddyesolu

5、tionisusedtodemonstratetheoperationofthemicrovalve．Resultsshowthatsurfaceacousticwavecancontrolthestateofthevalve，andtheswitchingtimeisdecreasedwiththepowerofelectricpower．Threeminutesofswitchingtimeisobtainedwhentheelectricsignalpoweris32dBm．Keywords：micro—valve；thermalexpansion

6、；surfaceacousticwave；micro—channel；micro—fluidicdevice0引言阀]、电化学微阀“]、静电微]、电磁微阀[引、相变微阀口、混合微阀_1和热膨胀阀口等。热膨微流控系统自从发明以来，在国内外得到广泛胀微阀是应用微腔内气体或石蜡等材料在加热时发重视，并日益成为生化分析领域的研究热点n]，在DNA测序、蛋白质分析、单细胞分析、毒品检测和食生体积变化而实现微阀的控制，该类微阀结构简单，物安全等得到应用。]。微阀是微流系统一个重要无需外加气泵等优点而受到重视。如Feng_1报道的组成部分，它是工作于连续流模式的微流系

7、统进了采用微机械和光刻工艺制作一种常闭型热膨胀微行微流操作不可或缺的组成部分。根据有无动力源阀，Takaol1。提出了加热腔与执行腔分离的热膨胀来分，微阀可分为无源微阀和有源微阀两大类。无微阀，它减少了加热器与微通道间直接热转换，提高源微阀l8是通过特殊的微通道几何结构或微通道表了热效率。但这些微阀滞后现象较严重，有待改进，面特性实现微流输运，无需外加动力源，其优点是微同时，它们均无法直接应用于压电微流器件上。为阀尺寸小，易集成于微流系统中，但它难以控制微流此，本文提出了一种新的、适用于压电微流器件的微体在微通道中输运，有一定局限性。有源微阀根据阀，并对

8、所提出微阀的工艺、原理和性能进行了研提供动力源的方式来分，主要有气动微阀]、电动