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《基于MEMS技術(shù)的壓電微噴的研制》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中文摘要微噴是微流量控制系統(tǒng)中重要的執(zhí)行器件,它可噴射多種介質(zhì)(墨、聚合物、固體等),能夠?qū)崿F(xiàn)DNA微細排列、微量藥品精確供給、微推進以及噴墨打印等多種功能,在醫(yī)藥、生物、化學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,是MEMS技術(shù)最典型的應(yīng)用之一。本論文建立了剪式微噴的結(jié)構(gòu)理論模型,分析了在動態(tài)電壓作用下端部的變形;利用有限元分析方法優(yōu)化設(shè)計了微噴的結(jié)構(gòu)幾何參數(shù),模擬其振動模態(tài):研制出可雙向快速充、放電的微噴專用驅(qū)動電源,能夠并行驅(qū)動微噴陣列;對工作在純剪切模式的微噴結(jié)構(gòu)進行改進,引入了機械增益,大大提高了微噴的驅(qū)動能力。本論文完成了亞納升級剪式壓電微噴的研制以及性能測試,探索最佳結(jié)構(gòu)、最佳工藝流
2、程和最優(yōu)工藝參數(shù),提高穩(wěn)定性和成品率。研究驅(qū)動方法,開發(fā)驅(qū)動電源,為國內(nèi)壓電微噴的實用化打下了堅實的基礎(chǔ)。本論文研制的微噴,單次噴射體積在亞納升量級,可連續(xù)噴射;噴射液滴體積和數(shù)量可由驅(qū)動脈沖控制;集成性能良好,可制成一維微噴陣列。提出了三種結(jié)構(gòu)的微噴,電場方向是垂直于極化方向加載的。當驅(qū)動電壓為50V時,單次噴射液滴體積約為0.1納升,最大噴射距離為30rnm。研制出微噴專用驅(qū)動電源,申請了專利。該電源具有以下特點:可以進行正、反雙方向充電,使致動壁能做正、反兩個方向的運動;能夠進行雙向快速放電,頻率響應(yīng)范圍寬;輸出電壓高,非線性失真?。狠敵鲎杩购苄。娏髫撦d能力大,響應(yīng)速度快;
3、控制信號的頻率和脈寬可調(diào);各部件驅(qū)動信號之間的時序關(guān)系可通過計算機編程控制。關(guān)鍵詞:MEMS,微噴,壓電,剪式,陣列AbstractAsanimportantactuatorinthemicrofluidicsystem,themicrojetcouldejectmanykindsofsubstances(ink,polymer,solid).ItcouldrealizeDNAmicroarray,minimreagentsupply,micropropulsionandinkjetprinting.Thedeviceshaveawonderfulapplicationfuture
4、inthemedical,biologJicalandchemicalfields.Thetheoreticalmodelofshearmodemicrojetisestablishedandtheedgedisplacementunderdynamicdrivingvoltageisanalyzed.Thegeometricalparametersofthemicrojetareoptimizedbyfiniteelementanalysisandthemodalofvibrationissimulated.Aspecialdrivingpower,whichcandrivemi
5、crojetarray,isdevelopedandthespeedofchargeordischargeisveryfast.Thestructureofthemicrojet,whichworksinthepureshearmode,isimproveduponbyintroducingmechanicalplusandconsequentlythedrivingabilityisheightened.Thesub-nanolitrelevelshearmodepiezoelectricmicrojetisdevelopedandtested.Theoptimalstructu
6、re,processflow,technicalparametersareexploredandthestabilityaswellastherateoffinishedproductareimprovedThedrivingmethodisalsostudiedandwelaygoodfoundationoftheapplicationofpiezoelectricmicrojetinteriorly.Thedropletproducedbythemicrojetissub—nanotitreinvotumeandthemicrojet渤e扣ctdropletsinseries.
7、Thevolumeandtheamountofthedropletsarecontrolledbythedrivingpulse.Applyingonedrivingpulse,themicrojetejectsonedropletanditiseasytoformonedimensionalmicrojetarray.Theproblemofhowtoconnecttheelectrodeonthecliffsideoftheactuatingwall.whenth