电渗驱动微泵设计初探

电渗驱动微泵是一种新型的微泵,具有输出压强高、流量可调范围宽、结构简单、无活动部件等特点,易与微通道热沉集成,构成微通道冷却系统,可用于集成电路的热管理.本文介绍了电渗驱动微泵的数学模型,利用PB方程来描述电渗流中电势和离子分布,讨论了背压与流速的关系,槽道宽度、工作液体温度、外加电压等参数对电渗泵性能的影响.     

基于MEMS的生物微传感技术

微电子机械系统(MEMS)技术为生物微传感器和生物芯片的研制以及实现小型化、便携式、低成本,高灵敏度的生化片上系统提供了有力的技术支持。综述了基于MEMS的生物微传感技术,介绍了生物微传感器和生物芯片的原理、结构、分类及应用,并探讨了其发展和应用前景。     

一种基于MEMS技术的压电微泵的研究

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜,使用了一个主动阀和一个被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。压电双晶片和PDMS泵膜的组合可以产生较大的泵腔体积改变和压缩比,显著降低了加工成本,并提高了成品率。对压电微泵的输出流量进行了测试,结果显示:电压、频率以及背压对流量均有显著影响。在100 V,25Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为458μL/m in,最大输出压力为6 kPa。     

热膨胀驱动型微阀的设计与制备

利用IntelliSuite软件对热膨胀驱动微阀进行结构分析设计,讨论了微加热器结构等因素对于微阀的影响。利用SU—8胶成型工艺制备了聚二甲基硅氧烷(PDMS)微阀所需要的模具。热膨胀驱动微阀的制备过程分为:薄膜微加热器的金属淀积、阀腔的制备、弹性薄膜的制备和流体通道的制备四部分,详细阐述了各部分的制备工艺流程和各层之间的改性键合工艺等。通过微加工工艺提高了微阀的性能。利用蠕动泵作为流体驱动源,对微阀的性能进行验证,当阀腔驱动电压达到9 V时,实现了微阀关闭。     

基于微振动马达的无阀微泵的研究

研制了一种可在低电压下工作的新型无阀微泵,该微泵利用有机玻璃(PMMA)制作泵腔,采用了扩散口/喷口的结构,以PDMS作为振动膜,利用微振动马达作为驱动部件。采用ANSYS软件进行有限元分析得到微泵扩散口/喷口的最佳尺寸。对微泵的振动频率和输出流量进行了测试,结果显示:电压为1.0～1.8 V时,微泵的输出流量随着电压的升高而增加,当电压为1.8～3.3 V时,微泵输出的流量保持稳定,达到150μL/min。该无阀微泵结构简单,驱动电压低,具有良好的性能和低廉的成本。     

新型压电微泵的结构设计与理论分析

微泵在微流控化学分析芯片中有很大的应用前景,日益成为人们研究的热点。从结构设计、理论分析和工艺加工3个方面研究了微阀与微泵,设计出用压电驱动和聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为泵膜的集成微阀与微泵,其特点是原理新颖、结构简单、易于加工、操作方便。结构主要是由PDMS泵膜、硅片和压电驱动器组成,其中,PDMS既是泵膜和缓冲单元,也是主动阀片。在直流电压的驱动下,其工作状态是微阀,阻止流体的单向流通,在方波信号的驱动下,其工作状态是微泵,实现流体的吸入与泵出。给出各种几何参数、工作原理和工艺流程。     

基于电磁微马达的移动微机器人驱动控制

介绍一种基于MEMS技术制作的电磁微马达驱动的毫米级移动微机器人及其控制方案。该微型机器人体积为 9.5mm× 9.5mm× 9.5mm ,共有 3个微马达 ,两个用于轮子驱动 ,另外一个通过 3∶1的减速装置来控制微机器人全方位转动。微马达的直径只有 5mm ,是由微细加工工艺制作的。文中设计了一种新颖的控制电路 ,其核心使用微控制器 (MCU)AT90S85 15 ,通过键盘可以实现微机器人前进、后退、左转、右转和加速、减速 6种动作 ,并介绍了微马达的驱动控制方法和程序设计     

一种新型MEMS微驱动器的设计与仿真分析

提出并设计了具有双稳态功能的新型电磁型MEMS微驱动器结构形式。微驱动器由导磁的两端固支的扭梁、两端可自由摆动的悬臂梁,以及永磁体、下磁路和平面线圈组成。永磁体的使用,实现了器件的双稳态功能,从而可以得到低功耗的磁驱动器。通电线圈用来实现器件的姿态转换。对设计的器件进行了电磁仿真分析,验证了器件的双稳态机制,分析表明:铁芯的存在对器件功能有决定性的影响。     

磁力驱动微泵设计及优化

为提高收缩/扩散管无阀微泵的性能,设计了磁力驱动式无阀微泵,并利用ANSYS软件对微泵的整流部件收缩/扩散管和单腔微泵整体结构进行流体仿真,得到了微泵的结构优化参数.仿真和实验结果表明,流量随着管长、最小宽度、扩张角、泵腔半径的增大存在极大值.磁驱动微泵的流量在驱动电压12 V、驱动频率为25 Hz时达到最大值.     

微力微位称天平测试方法

介绍了一种简单有效的微力，微位移天平测试方法，通过对薄型硅悬臂梁进行力一挠度特性测试进而提取材料杨氏模量的方法得简便，可行的，还介绍了用于测量薄膜应力的悬臂梁挠曲法，由于硅上热生长１．１μｍＳｉＯ２的结构，测得ＳｉＯ２膜内的压应力的２００～２３０ＭＰａ，微力微位移天平测试方法操作方便，仪器成本低，具有较高精度。     

一种低成本压电无阀微泵的研制

提出了一种低成本的由压电材料驱动的平面扩张/收缩管无阀微泵的制作工艺.通过数值模拟确定了扩张/收缩管扩张角的最优值,在此基础上,采用光刻和湿法刻蚀工艺,刻蚀了300μm深的泵腔基片和100 μm深的盖片;使用等离子体清洗技术将其与PDMS薄膜键合,完成了可以实现单向泵送的压电无阀微泵样机制作.研究了该压电无阀微泵样机的...     

串联压电微泵特性研究

介绍了一种压电驱动的串联无阀微泵.基于收缩管/扩展管整流特性的分析,建立了微泵输出特性的表达公式.采用有限元仿真软件ANSYS对微泵内流体的流动过成进行了数值模拟,结果显示,在相同的驱动条件下,串联无阀微泵的工作性能优于单腔无阀微泵的工作性能.泵流量随着驱动电压的增加而增加.当固定的驱动电压下,存在最优的压电层厚度使得泵流量最大.研究结果为串联微泵的优化设计提供了依据.     

A microfluidic flow-converter based on a double-chamber planar micropump

A microfluidic flow-converter that transforms an oscillatory flow into a steady-like flow in a reciprocating-type pumping device is successfully developed in this study. The flow quality at the outlet is found to be significantly improved. The present micro-device is composed of two single-chamber PZT micropumps in parallel arrangement and can be fabricated using simple micro-electro-mechanical-system (MEMS) techniques. Based on the concept of the electronic bridge converter, the flow rectification is supported by four passive planar valves. Two operation modes, in-phase and anti-phase, were used to test the performance of the present device. In addition, the flow characteristics at the outlet were examined by an externally triggered micro-PIV system. The results reveal that the current flow-converter provided both high volume and smoothly continuous flow rates at the outlet when it was in anti-phase mode. Moreover, the volume flow rate was linearly proportional to the excitation frequency within a specific frequency regime. This indicates that the flow-converter was easily operated and controlled. The present microfluidic flow-converter has great potential for integration into future portable micro- or bio-fluidic systems.     

Flow field analysis in a spiral viscous micropump

The paper presents a stream function solution and a computational analysis for the flow field of a viscous spiral pump, which employs a rotating spiral channel to achieve pumping action. This pump is fabricated using surface micromachining technology. The stream function solution employs a simplified 2D model for the flow field in its spiral channel that neglects the curvature of the spiral, and replaces it with an equivalent straight channel. The effect of spiral wall height on flow rate is analyzed and discussed. 3D computational analyses are obtained and are compared with analytical predictions.     

磁能驱动微型泵的性能实验研究

在电磁场驱动原理的基础上,设计并研制了一种磁能驱动的微型泵。微型泵包括进／出液管、扩散管／喷管、驱动薄膜、腔体、电磁线圈和永磁体。微型泵的整体尺寸约为Ф11mm×4mm,腔室半径为5mm,深2mm。利用正交实验方法,对微型泵的性能进行了测试。在电压为4V、驱动薄膜厚度为6μm、频率为5Hz方波脉冲的最佳实验条件下,微型泵的最大泵送流速约为0．21mL／min。     

基于MEMS加速度计的输入系统的研究

该文章介绍了一种新的电脑无线输入系统,使用MEMS微加速度计作为系统的敏感元器件.该输入系统包括发射端和接收端两个子系统.文章分别从工作原理、软硬件设计等方面介绍了该输入系统,包括所使用的微加速度计、微处理器和传输模块,并给出了输入系统的第一代实际PCB原型.并且在二维的基础上扩展了微加速度计在三维的应用,设计了一个新的三维模型,并进行了试验的验证.     

基于MEMS技术的异平面空心金属微针

MEMS微针的一个重要应用是透皮给药.文中提出了一种基于MEMS技术的异平面空心金属微针.该微针首先利用硅(100)面刻蚀技术在硅片上刻蚀出深度为330μm的倒四棱锥,然后采用电镀技术电镀出壁厚为50μm的空心金属倒四棱锥.从背面开出微流道并去除残余硅,就得到了倾斜角度为70.6°的异平面金属空心微针.最后采用ANSYS有限元仿真软件建立微针模型,验证了微针具有足够的强度.     

几种基于MEMS的纳米梁制作方法研究

特征尺度在纳米量级的梁结构是多种纳机电器件的基本结构.提出了几种基于MEMS技术的纳米梁制作方法,通过利用MEMS技术中材料与工艺的特性实现单晶硅纳米梁的制作.在普通(111)硅片上,利用各向异性湿法腐蚀对(111)面腐蚀速率极低的特性,通过干法与湿法腐蚀相结合制成厚度在100 nm以下的纳米梁.该方法不使用SOI硅片,有效控制了成本.在(100)SOI硅片上,通过氧化减薄的方法得到厚度在100 nm以下的多种纳米梁,由于热氧化的精度高,一致性好,该方法重复性与一致性均较好.在(110)SOI硅片上,利用硅的各向异性腐蚀特性以及(110)硅片的晶向特点,制作宽度在100 nm以下的纳米梁,梁的两个侧面是(111)面.