基于MEMS技術(shù)的直流電滲流微泵的研究.pdf

1、微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)中的芯片實(shí)驗(yàn)室以其微型化，集成化的特點(diǎn)成為目前公認(rèn)的最具發(fā)展?jié)摿Φ难芯款I(lǐng)域。微流控系統(tǒng)作為芯片實(shí)驗(yàn)室中的一個(gè)關(guān)鍵組成部分在目前蓬勃發(fā)展的微全分析系統(tǒng)中有著及其重要的應(yīng)用，其采用微通道結(jié)構(gòu)進(jìn)行樣品的輸送，節(jié)省了時(shí)間、減少材料浪費(fèi)、降低了環(huán)境污染。當(dāng)前在微流控系統(tǒng)中液體的驅(qū)動(dòng)方式是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，直流電滲流微泵是基于電滲原理，利用電場(chǎng)控制通道中的液體流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的液體流動(dòng)系統(tǒng)，近年越來(lái)越受到人們的重視。本文是以實(shí)

2、際應(yīng)用為目的，對(duì)直流電滲流微泵的理論和實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了深入的研究，為直流電滲流微泵的應(yīng)用提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　在微流控系統(tǒng)中微通道的表面特性、截面形狀等都會(huì)對(duì)電滲流流體的流動(dòng)和控制產(chǎn)生影響，因此本文的主要工作內(nèi)容就是對(duì)電滲流的產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行研究和對(duì)微通道的幾何參數(shù)對(duì)其中的流體的流動(dòng)狀況的影響進(jìn)行分析。本文詳細(xì)的綜述了直流電滲流微泵的國(guó)內(nèi)外研究狀況，闡述了雙電層和直流電滲流微泵的原理，研究了電滲流微泵流量與壓強(qiáng)的產(chǎn)生機(jī)制，建立了直流電

3、滲流流場(chǎng)的理論模型，并利用渦度流函數(shù)法和有限差分法得到雙電層電勢(shì)和電滲流流場(chǎng)數(shù)值解。
　　根據(jù)電滲流理論進(jìn)一步研究了影響電滲流微泵流量的各種因素，主要包括外加電場(chǎng)強(qiáng)度、微通道的橫截面積和截面形狀，流體介電常數(shù)和流體粘度系數(shù)等等。以理論為基礎(chǔ)，利用Matlab、FEMLAB進(jìn)行仿真分析，并且對(duì)不同截面形狀微通道的流阻和不同當(dāng)量直徑微通道內(nèi)的流速進(jìn)行了分析計(jì)算，其結(jié)果為電滲流在微通道內(nèi)的流動(dòng)特性的研究和直流電滲流微泵的設(shè)計(jì)提供了理論依