一种低成本压电无阀微泵的研制.pdf

《一种低成本压电无阀微泵的研制.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011年第3O卷第3期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)101一种低成本压电无阀微泵的研制徐亮，应济，李俊(浙江大学机械工程学系，浙江杭州310027)摘要：提出了一种低成本的由压电材料驱动的平面扩张／收缩管无阀微泵的制作工艺。通过数值模拟确定了扩张／收缩管扩张角的最优值，在此基础上，采用光刻和湿法刻蚀工艺，刻蚀了300m深的泵腔基片和100m深的盖片；使用等离子体清洗技术将其与PDMS薄膜键合，完成了可以实现单向泵送的压电无阀微泵样机制作

2、。研究了该压电无阀微泵样机的性能，分别分析了压电振子的激励频率、电压和微泵背压对其流量的影响。实验结果表明：在100V，110Hz交流方波电压信号的作用下，微泵有最大输出流量为436L／min，最大背压为620Pa。关键词：无阀微泵；低成本；聚二甲基硅氧烷薄膜；扩张／收缩管；湿法刻蚀中图分类号：TH323文献标识码：A文章编号：1000-9787(2011)03-0101-041R一esearCnann1Itiltalbri‘catJl■0n0I■●a■l0w-coSt』Va■lVel’essml

3、●crODump一based一Onpl●ez0eI1eCtJrl●Cactuat·i‘on半。XULiang，YINGJi，LIJun(DepartmentofMechanicalEngineering，ZhejiangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Alow—costvalvelessmicropumpbasedonpiezoelectricactuationispresented．Theoptimizedvalueofopeninganglei

4、sobtainedbynumericalsimulation，whichisthereferenceofdesignparametersofthediffuser／nozzleelement．A300Ixmdepthofpumpchambersubstrateanda100mdepthofcoverarefabricatedonpyrexglassusingphotographicandwetchemicaletchingprocesses．Then，byusingplasmacleaningte

5、chnology，theyarebondedtoPDMSmembranetoaccomplishthefabricationofthemicropump．Themaximumflowrateandbackpressureofthepumpareabout436p~L／minand620Pawhenapplyinga100Vsquarewavedrivingvoltageat110Hzacrossthepiezoelectric—disc．Keywords：valvelessmicropump；lo

6、w—cost；PDMSmembrane；diffuser／nozzle；wetetching0引言无阀结构方向发展，如YoonJS等人_l研制的双向斜道式作为微流体系统的驱动源，微泵是其发展技术的重要无阀微泵，ForsterFK等人制作的基于Tesla阀的无阀微标志，一直是该领域研究的热点。由于无阀微泵的结构和泵，而国内虽然做了较多的研究工作，但在制造工艺上尚有制造工艺简单，因而具有独特的发展前景。组成无阀微泵不足，如，微泵基片与泵膜之间较多采用自然键合‘。，这种的结构主要有2个重要部件：泵基底和

7、泵膜。虽然传统的方式虽然便于拆卸、清洗，但也会因为拆卸影响泵膜，导致硅加工技术已经成熟，但是，硅材料存在易碎且价格昂贵等微泵流量特性的变动；压电振子与PDMS薄膜之间较多地缺陷，因此，开发便宜且具有更好电绝缘性能和光学性能的使用粘结剂进行组合j，这会因为粘接剂厚度的控制不当玻璃或聚合物材料如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmeth—导致同一批微泵的流量特性有较大差异，不利于微泵的产acrylate，PMMA)具有重要的意义。而且，相比硅泵膜较高业化。的弹性模量(190GPa)和在泵膜法线方向

8、只能产生几十微为了减少制作成本，降低对制作设备的要求，提高微泵米的位移，聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)泵制作的成功率和流量的稳定性，选用商品化的压电振子、匀膜具有断裂强度和疲劳强度大，弹性模量低等优良性能，显胶铬板和PDMS薄膜，以光刻、刻蚀和等离子体清洗工艺，示出了更大的优势。研究制备了一种低成本的压电致动无阀微泵，实现了流体围绕基于PDMS薄膜的压电微泵，国外已经向更新的的单向泵送。收稿日期：2010-06-08基金项目：国家自然科学基金资