面向微操作的固-液界面粘著力建模與實驗.pdf

1、隨著科學技術的進步人類的操作領域逐漸從宏觀擴展到了微觀,如微機電系統(tǒng)(MEMS)裝配中,零件特征尺寸在微米量級,并且包含復雜的結構。當構件或系統(tǒng)的尺寸小于1mm時,與物體表面相關的表面力趨向大于體積力,尺度效應和表面效應逐漸凸顯。很多情況下將不能通過利用重力來實現(xiàn)被操作物體的釋放,需要對微操作過程中的粘著機理和模型進行研究。
　　基于利用固-液界面間的粘著力進行微操作的方案,本文對微操作對象間粘著作用進行研究來預測和控制微操作中操

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

3、型中操作工具向上運動時的彎月面動態(tài)變化過程。分別對靜態(tài)毛細作用力和動態(tài)粘性力的影響參數(shù)進行分析,獲取微操作過程中各參數(shù)對粘著力的影響規(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行比較,驗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時的粘著力及各參數(shù)對粘著力的影響,為利用固-液界面