用于微流控芯片的壓電薄膜微泵研究.pdf

1、微流控芯片分析是微全分析系統(tǒng)或芯片實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域中的重要組成部分，它以微機(jī)電技術(shù)為基礎(chǔ)，以微通道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，輔助以微泵、微閥等微流控功能器件，通過(guò)對(duì)微流體的操縱和控制，目標(biāo)是在芯片上實(shí)現(xiàn)分析實(shí)驗(yàn)室的所有操作，包括取樣、試樣引入、前處理、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等，且可多次使用，因此具有高自動(dòng)化水平和更廣泛的適用性。微泵是微流體系統(tǒng)的核心部件，是實(shí)現(xiàn)微流量供給的動(dòng)力組件，能精確的傳輸微小流量，而受到特別重視，因此，微型泵具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。

2、 本課題以用于微流控芯片的壓電薄膜微泵為研究對(duì)象，完成了對(duì)圓形壓電薄膜片和無(wú)閥微泵的制備以及優(yōu)化設(shè)計(jì)，并以芯片型實(shí)驗(yàn)室為應(yīng)用目標(biāo)，將無(wú)閥微泵作為自動(dòng)換樣與清洗裝置與微流控芯片實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)及工藝的一體化集成。具體展開(kāi)的工作主要有以下幾個(gè)方面： 1)圓形壓電薄膜片的制備以及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。本文研究了水熱合成法制備PZT壓電薄膜的工藝過(guò)程，并利用水熱合成法制備了圓形壓電薄膜片。同時(shí)，本文還利用有限元軟件ANSYS對(duì)圓形壓電薄膜進(jìn)行了

3、靜態(tài)和模態(tài)分析，并在此基礎(chǔ)上對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)與驅(qū)動(dòng)性能之間的關(guān)系進(jìn)行了仿真分析，為壓電薄膜片特征尺寸的選擇提供了理論依據(jù)。 2)無(wú)閥壓電微泵的理論分析以及結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化。對(duì)無(wú)閥微泵的工作原理和流動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析，為微泵結(jié)構(gòu)尺寸的選擇提供了理論依據(jù)。同時(shí)，利用ansys lO版本的MFX-ANSYS/CFX技術(shù)，完整地考慮了結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)之間的相互影響，實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)閥微泵的多物理場(chǎng)分析，研究了無(wú)閥微泵的流體動(dòng)態(tài)特性，并在此基礎(chǔ)上對(duì)微泵的結(jié)