基于MEMS技术的微阀和微泵的设计与研制
文献类型：学位论文
| 作者 | 耿照新 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-05-24 |
| 授予单位 | 中国科学院电子学研究所 |
| 授予地点 | 电子学研究所 |
| 导师 | 崔大付 |
| 关键词 | 微电子机械系统 微阀 微泵 PDMS SU-8 压电 |
| 其他题名 | Design and Fabrication of the Micropump and the Microvalve Based on MEMS Technology |
| 中文摘要 | 微电子机械系统（MEMS）具有很广阔的应用前景，是微电子技术的重要发展方向之一。其中，微泵和微阀作为微流量控制系统中的核心控制元件，在药物输送、DNA合成、微量流体供给和精确控制、芯片冷却系统、微透析、微推进和微型卫星等领域都有着广泛的应用前景，已经成为MEMS研究的热点之一。 本论文对当前国内外微机械的发展状况，尤其是微机械制造技术和微型泵、阀的研究做了较为全面的总结。结合国内外的研究进展和国内的技术条件，以及国内目前的应用需求，确定了本论文的主要目标为完成微泵与微阀的设计、优化与制造，同时也研究相关工艺、测试方法和理论，建立了相应的分析模型。 本论文首先对两种类型的微阀特性进行了深入的研究。从降低阀片的开启压力、微阀门的封装对准精度和有效地实现了微阀的流向控制要求出发，对悬臂梁阀片和具有四个折叠梁阀臂的阀片进行了理论分析。在此基础上，优化并制作出阀片、阀座和阀孔，通过反复实验确定了SU-8胶阀片的工艺参数，测试了两种不同类型微阀的过流特性，悬臂梁微阀和具有四个折叠梁阀臂的微阀的正向过流能力分别大于5.78ml/min和7 ml/min，反向泄漏分别小于21μL/min和10μL/min 。 结合对理论分析中影响微泵性能的诸多因素，制作了四种不同规格微泵。并以气体和液体为工作介质进行了相关的性能测试实验研究。泵腔高度对微泵的输出能力影响很大，存在最佳的腔体高度使其输出能力最大。阀片的尺寸和厚度、阀孔的尺寸和位置、泵阀座高度和泵膜的厚度都是影响有阀微泵的输出能力的主要因素，同时也影响到微泵系统的最佳工作频率。从理论和实验的基础上研究了气泡对微泵的影响，微泵抗气泡干扰的能力在一程度上取决于微泵泵腔死体积、出入管的体积、泵膜的变形和工作介质。 本文所研制四种结构微泵采用双层压电梁驱动，单面驱动，简化了微泵的结构，便于封装。其中圆形泵腔和泵膜可以有效地防止应力集中，减小清洗难度，可以有效地阻止气泡的存留。其中DF-ZX07-03D型微泵输送液体时的最大流量为6.7ml/min,最大背压达到16.9KPa，流量控制精度优于1μL/min 。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-07-19 |
| 页码 | 140 |
| 源URL | [http://159.226.65.12/handle/80137/8359]  |
| 专题 | 电子学研究所_电子所博硕士学位论文_电子所博硕士学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 耿照新. 基于MEMS技术的微阀和微泵的设计与研制[D]. 电子学研究所. 中国科学院电子学研究所. 2007. |
入库方式： OAI收割
来源：电子学研究所
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