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微泵动态模型和虚拟运行

赵新 , 王凯 , 卢桂章 , 谭宜勇

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2006.04.015

虚拟运行是MEMS器件运行规律的图形化展示,虚拟运行的基础是器件动态模型.首先分析了微泵的静态模型.以有限元分析数据为起点,获得了膜片静态模型.随后给出了阀片的静态模型,得到变形解析表达式且只包含压力变化量.然后以静态模型为基础,从分析微泵运行机制入手,从并不充分的实验数据中得到微泵的动态运行规律.最后基于上述动态模型实现了微泵的虚拟运行,对照实测实验结果,它具有较高的精度.在虚拟环境中可以在线看到虚拟运行状态的相应变化,最终达到了在设计参数和器件运行之间建立直接联系的目标.

关键词: MEMS , 微泵 , 动态模型 , 有限元计算 , 曲线拟合 , 参数辨识 , 虚拟运行

静电驱动柔性振膜型微泵的动力学分析

陈荣 , 王文

工程热物理学报

介绍了新颖的双腔结构静电柔性振膜型微泵及其工作原理.运用最小能量思想和挠度试解方法,建立了双腔静电振膜型微泵的理论分析模型.计算并讨论了驱动电压、振膜厚度、介电层厚度对微泵压缩性能的影响.计算结果表明双腔结构微泵相比单腔结构微泵,性能上有显著提高.理论模型和计算分析结果为静电柔性振膜型微泵的设计和制造提供了依据.

关键词: 微泵 , 静电 , 振膜 , 最小能量

用于微机电系统的磁流体微泵的研究

王瑞金 , 楼少敏

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2006.03.020

利用外磁场及其运动控制微机电系统中的磁流体的运动,成功地设计了磁流体微泵,试验表明:磁流体微泵的输出压力最高达到1180 Pa,输出流量最大可达50μl/min,磁场转速和输出压力、输出流量的在低转速时几乎线性关系,但超过一定的转速,输出流量和压力将迅速下降.为微机电系统提供可靠的驱动元件.

关键词: 微机电系统 , 磁流体 , 微泵 , 旋转磁场

面向微泵的微型扩散/收缩管的优化设计

黄杰西 , 李修函 , 于晓梅

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.01.046

微型扩散/收缩泵属于无阀型微机械往复微泵,其性能可以通过优化微型扩散/收缩管的结构参数得到优化.本文利用Fluent软件模拟得到最优的微型扩散/收缩管的结构参数,并提出微型固定鳞片式扩散/收缩管结构.基于硅基MEMS技术制备微型扩散/收缩泵,并通过Fluent软件模拟和实验验证了鳞片式扩散/收缩泵可以提高流阻效率11%.

关键词: 微泵 , 扩散/收缩泵 , 扩散/收缩管 , 鳞片

以溶胶-凝胶法PZT薄膜为驱动的微泵研制

邱成军 , 曲伟 , 刘红梅 , 赵全亮 , 卜丹 , 曹茂盛

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2007.06.009

采用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备技术制作了Pb(Zr,Ti)O3(PZT)压电薄膜,并以PZT薄膜为驱动制作了微泵.采用了V型微阀的微泵主要利用PZT的压电效应.针对微泵的关键结构--复合驱动膜,探索了一种Si/SiO2/Ti/Au/PZT/Cr/Au多层驱动膜结构制备方法,解决了在硅基底上制备PZT薄膜的问题,同时探讨并解决了硅各向异性刻蚀微泵的微驱动腔、单向阀的工艺问题,并通过SEM照片对V型阀和多层驱动膜进行了表征.研究结果表明,采用MEMS技术成功地完成了微驱动器的研制,得到的驱动腔硅杯平坦均匀.在V型阀微泵整体设计中需要的硅片数目少,降低了器件的复杂性,可以满足功耗低、小型化和批量生产的要求.

关键词: PZT薄膜 , 溶胶-凝胶法 , 各向异性刻蚀 , 微泵 , MEMS

PZT压电薄膜无阀微泵

高晓光 , 杜立群 , 吕岩

功能材料与器件学报 doi:10.3969/j.issn.1007-4252.2008.04.011

介绍了一种基于PZT压电薄膜的无阀压电微泵.该微泵利用自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件、聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜.本文在对微豕制备工艺研究的基础上,对其性能进行了数值和实验研究.建立了基于扩张管/收缩管理论的无阀微泵的有限元模型.利用MFX-AN-SYS/CFX技术实现了对微泵的双向流固耦合分析.对微泵的锥形角、最小宽度、扩散管长度、泵腔高度进行数值计算,得到了优化参数.数值计算的结果与实际测量的数据进行了比较,验证了仿真的正确性.

关键词: 微泵 , PZT压电薄膜 , MFX-ANSYS/CFX , 流固耦合

不对称电极介电弹性体的电致动响应与有限元分析

陈鹿民 , 王晨 , 王才东 , 史波 , 郭东杰

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.06.013

以DowCorning 186硅橡胶为介电弹性体(DE)基底膜,以精细Ag纳米颗粒和导电石墨掺杂的硅橡胶为电极,组装了不对称DE电致动膜.两电极膜存在显著的力学性能、导电性能差异,其厚度、模量、面电阻分别为96.8 μm、26.6 MPa、8.42 kΩ/cm2和179.3 μm、32.6 MPa、 3.87 kΩ/cm2.导入4 kV、2 Hz、25%占空比的激励信号,不对称DE膜发生上下振动,中心偏离平衡位置的最大振幅为3.6 mm,偏离角为17.4°.利用激光位移传感器研究了偏振位移与驱动电压、频率之间的关系,结果表明,偏振位移随驱动电压的增加而增加,随激励频率的增加而减小.同时利用ANSYS模拟了不对称DE泵膜的应力输出、功率、流量,计算结果可为研制新型智能可控微泵提供实验数据和研究基础.

关键词: 电活性聚合物 , 绝缘弹性体 , 硅橡胶 , 微泵 , 有限元分析

移动热源驱动流体流动的数值研究

姚晓波 , 夏再忠 , 过增元

工程热物理学报

本文利用数值模拟的方法,研究了微细管道中流体无相变情况下,加入移动热源对流体流场的影响,从理论上证明了移动热源驱动流体定向流动的可能性,并且从物理机制上进行了分析.本文在分析流体参数随时间变化时,着重分析了移动热源大小对泵送功能的影响.

关键词: 热驱动 , 移动热源 , 微泵

电渗泵在微柱液相色谱上的应用

陈令新 , 关亚风

色谱 doi:10.3321/j.issn:1000-8713.2002.02.004

设计评价了一种能够取代机械泵的电渗泵(EOP),该泵可以产生2.0 MPa~6.0 MPa的输出压力和几十nL/min~3 μL/min的输出流量;用乙腈-水作为流动相,在14 cm×320 μm i.d.(C18,5 μm)微柱上分离了萘、蒽、菲3种物质的混合试样,证明EOP在微柱液相色谱领域有广阔的应用前景.

关键词: 电渗泵 , 微泵 , 微柱液相色谱

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