玻璃微細加工工藝的研究與磁流體推進式微型泵樣機的研制.pdf

1、磁流體推進式微型泵作為一種新型的微流量控制元件,它利用正交電磁場產生洛侖茲力推動電解質溶液產生連續(xù)流動,可以改變流向,產生可控的流量.由于工作介質為電解質溶液,與化學溶液相容,故可用于生化藥品的輸送和流量注射.與其他用于生化系統(tǒng)的微型泵相比,微型電磁泵驅動電壓低,能實現(xiàn)簡單有效的能量轉換.而且其結構簡單,對基材無特殊要求,便于集成到復雜的微流量控制系統(tǒng)中.因此,本文從應用角度考慮,研制磁流體推進式微型泵,將其集成到毛細管電泳芯片上,代替

2、電滲進樣,從而實現(xiàn)連續(xù)換樣和芯片的重復使用,既縮短了連續(xù)檢測時間,又簡化了檢測裝置,具有十分重要的研究意義和廣闊的研究前景.本文的重點與難點是直流磁流體推進式微型泵的研制,創(chuàng)新之處在于分別選用玻璃和硅兩種基材制作磁流體推進式微型泵樣機.直流磁流體推進式微型泵的研制必須以成熟的微細加工工藝技術為基礎,以玻璃為基材的微細加工技術尚不成熟,因此,本文的主要內容包括玻璃微細加工工藝的研究與直流磁流體推進式微型泵樣機的研制兩大部分.本文主要由七章

3、內容組成:第一章,綜述.本章主要從微機電系統(tǒng)(MEMS)及MEMS加工技術的基本概念,微流量控制系統(tǒng)中用于生化醫(yī)療領域的毛細管電泳芯片研究前景,微流量控制元件微型泵的研究進展三方面介紹了課題的研究背景,并提出了課題的研究意義、研究內容與目標.第二章與第三章屬于第一部分研究,玻璃微細加工工藝的研究.這一部分研究為磁流體推進式微型泵的研制作鋪墊,詳細介紹了玻璃濕法刻蝕工藝、玻璃/玻璃直接鍵合工藝與硅/玻璃鍵合工藝的機理與系統(tǒng)試驗研究,得出了

4、適用于不同深度要求玻璃微器件加工的刻蝕方案與簡單易實現(xiàn)的鍵合方案.第四章、第五章與第六章屬于第二部分研究,磁流體推進式微型泵的研制.這一部分主要闡述了基于磁流體推進機理與平面微加工工藝的磁流體推進式微型泵的設計,初步理論研究,加工制作試驗與初步性能試驗研究.建立了磁流體推進式微型泵初步數(shù)學模型,用FLUENT軟件對微泵流場進行了有限元仿真,為微泵的研制試驗提供了一定的指導作用.最后研制出了分別以玻璃和硅為基材的三種不同結構的微泵樣機,分