面向微操作的固-液界面粘著力建模與實(shí)驗(yàn).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步人類的操作領(lǐng)域逐漸從宏觀擴(kuò)展到了微觀,如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)裝配中,零件特征尺寸在微米量級(jí),并且包含復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。當(dāng)構(gòu)件或系統(tǒng)的尺寸小于1mm時(shí),與物體表面相關(guān)的表面力趨向大于體積力,尺度效應(yīng)和表面效應(yīng)逐漸凸顯。很多情況下將不能通過利用重力來實(shí)現(xiàn)被操作物體的釋放,需要對(duì)微操作過程中的粘著機(jī)理和模型進(jìn)行研究。
　　基于利用固-液界面間的粘著力進(jìn)行微操作的方案,本文對(duì)微操作對(duì)象間粘著作用進(jìn)行研究來預(yù)測和控制微操作中操

2、作工具與被操作物體間的粘著力,為利用粘著力設(shè)計(jì)微操作工具提供理論基礎(chǔ)。
　　首先,針對(duì)微尺度固體和液體特征進(jìn)行模擬分析和簡化,建立微操作中典型平板-平板、球-平板構(gòu)件配置下存在液體介質(zhì)時(shí)的界面粘著力模型。包括兩種配置的靜態(tài)毛細(xì)作用力的計(jì)算模型及動(dòng)態(tài)粘性力的計(jì)算模型。針對(duì)微操作中典型的拾取、轉(zhuǎn)移和釋放過程,分析兩種配置中彎月面的斷裂距離。
　　其次,利用 FLUENT軟件對(duì)微尺度固-液界面處粘著力作用力模型進(jìn)行仿真分析,模擬模

3、型中操作工具向上運(yùn)動(dòng)時(shí)的彎月面動(dòng)態(tài)變化過程。分別對(duì)靜態(tài)毛細(xì)作用力和動(dòng)態(tài)粘性力的影響參數(shù)進(jìn)行分析,獲取微操作過程中各參數(shù)對(duì)粘著力的影響規(guī)律。
　　最后,建立面向微操作的粘著力測試系統(tǒng),選擇不同材料的微物體,研究兩固體分離距離、固體形狀、材料等參數(shù)對(duì)兩固體受到的作用力和輪廓形狀的影響。與所建立理論模型進(jìn)行比較,驗(yàn)證所建立模型的可靠性。通過研究微操作過程中工具與被操作物體之間存在液體介質(zhì)時(shí)的粘著力及各參數(shù)對(duì)粘著力的影響,為利用固-液界面