集成微流体测控芯片的研制

设计、研制了集成有微泵、微沟道、微流量传感器、温度传感器的微流体测控芯片.采用有限元软件ANSYS模拟分析了将其作为冷却芯片时微沟道的散热作用,分析确定了芯片上各元件的结构.该集成芯片为硅-玻璃结构,在硅片上,利用ICP法刻蚀无阀微泵泵体和微沟道;在7740玻璃片上,以溅射、剥离法制作微流量和温度传感器;图形精确对准后硅/玻璃以静电键合方法封接.无阀微泵采用压电元件驱动.测试结果表明:集成芯片具有冷却功能,循环水的流速最大可达25.4mm/s.     

一种新型压电式双向无阀微泵的研制

采用氧化、光刻、腐蚀、键合等MEMS技术,研制了一种硅基压电式双向无阀微泵,泵的外形尺寸为30×14×3 mm3,泵腔体体积约10 mm3.通过大量试验测试,得到了泵压、流量与工作频率、波形、电压幅值之间的关系.当工作电压为110 V、频率为40 Hz时,微泵的正向最大泵压为120 mm水柱,频率为50-90 Hz时,最大流量70μl/min;当频率为35 Hz时,微泵的反向最大泵压为70 mm水柱,最大流量56μl/min.     

形状参数对MEMS霍尔器件性能影响研究

利用有限元分析软件ANSYS对长方形和圆形两种霍尔器件的工作状态进行模拟,分析霍尔片(霍尔器件工件区域)结构尺寸与霍尔器件灵敏度的关系,研究形状对器件灵敏度的影响.结果表明:圆形霍尔片灵敏度比长方形霍尔片的高,当圆形霍尔片的半径与厚度比值为15时,灵敏度最高.     

多孔硅基微型直接甲醇燃料电池用催化电极的制备

针对硅基微型直接甲醇燃料电池小型化的需要,提供一种新型多孔硅基催化电极的制备方法,即采用硅片阳极氧化的方法首先得到多孔硅作为催化电极的基底材料,然后采用化学镀铂及铂钌的方法分别在多孔硅上沉积出催化剂镀层,制备出阴极和阳极催化电极.多孔硅具有巨大的比表面积,使化学镀的催化剂层拥有不连续的三维结构,能显著的增加催化剂的活性面积,同时化学镀液中贵金属的利用率高达95%,可以有效地节约贵金属用量.研究中采用扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),能量色散X射线分析(EDX)对多孔硅的形貌及催化剂层的物理性能进行了分析.     

常压下工作的微机械陀螺的频率和阻尼特性

对微机械陀螺振动式陀螺的频率和阻尼特性进行了分析和模拟.以设计的一种微机械陀螺为模型,对其驱动和检测方向的阻尼力系数进行了计算,利用MATLAB模拟了阻尼对灵敏度以及频率特性的影响.得出了不仅频率匹配对微机械陀螺的性能有重要影响,而且阻尼匹配也会影响陀螺的灵敏度和频率特性.     

开关电路在微机械加速度计中的应用

介绍了一种用于差分电容检测前置电路的开关电路,该电路使信号易于解调而能简化信号处理电路。阐述了电路的工作原理及相关特性,在250 kHz的载波频率下,给出了Hsp ice仿真结果及其具体在微机械加速度计中的应用。实际结果表明:样品的灵敏度为16~25mV/gn,非线性为0.1%~0.5%,满足技术要求。     

自热式连续流PCR芯片的模拟与设计

介绍了一种连续流式的聚合酶链式反应(PCR)芯片,采取主动加热、被动冷却的方式,可实现DNA片断的倍增。用ANSYS有限元分析软件对器件进行温场分布仿真及分析,在此基础上, 设计了一种基于玻璃-玻璃的PCR芯片,芯片上分布着宽90μm,深40μm的迂回微沟道。通过单侧局部区域加热的方法,即可形成3个较宽的恒温区(95, 72, 60℃)与PCR反应相对应,且恒温区内温差在5℃以内,可以满足PCR反应的需要。     

适用于微机械陀螺接口电路的新型开关解调方法

本文提出了一种可以运用于微机械陀螺接口电路中的新型开关相敏解调方法,它的电路实现比较容易,同时能够良好地抑制前级的直流电位偏差,可以最大限度地减小由于微机械陀螺接口电路的梳齿电容的不匹配而造成的直流失调电压,从而使所得到信号具有更小的谐波失真,提高陀螺的检测灵敏度.     

毛细管电泳非接触电导检测器的研制

非接触电导检测法已经成为毛细管电泳芯片中一种通用的物质分离检测方法．本文提出了一种微型化的电容耦合非接触电导分析系统,采用新颖的三明治电极结构减小了电极之间的寄生电容．这种电极结构能够有效地减小电极的长度,克服了非接触电导检测中电极易于折断的缺点．当采用电极宽度1mm、电极间距1mm、MES／His缓冲溶液浓度为20mmol／L和激励电压20Vpp、90kHz的条件时,检测器具有最好的分离效果．在最佳的分离效果,实现了1mmol／L的K^＋和Mg^2＋混合无机阳离子的分离检测．     

一种全对称微机械陀螺的双级解耦机构特性

为了实现微机械陀螺的频率匹配和双级解耦,提出了一种全对称双级解耦结构体硅微机械陀螺.该陀螺结构完全对称,容易实现驱动和检测模态谐振频率的匹配,提高系统灵敏度.驱动和检测方向的主要阻尼均为滑膜阻尼,在常压下工作也可以获得较高的品质因子,避免了器件的真空封装.利用4组十字折梁,实现了结构的双级解耦.仿真结果表明,模态之间的耦合系数小于0.17%.采用体硅微机械加工技术制作了样品,关键工艺有硅-玻璃阳极键合和DRIE技术.基于计算机图像技术对微机械陀螺进行了测试,验证了陀螺的解耦功能,在常压条件下测得该陀螺的品质因子为195,灵敏度为8.031 mV/（（°）.s^-1）.