本文關(guān)鍵詞：液體中納米物質(zhì)超聲操控裝置及其分析

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【摘要】：聲學(xué)操控方法具有很多優(yōu)點(diǎn),比如:對(duì)操控的對(duì)象沒有選擇性,可應(yīng)用的領(lǐng)域相對(duì)較廣;對(duì)生物樣品具有比較小的熱損傷;結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單緊湊,重量較輕。本文提出了一種在非振動(dòng)基板上的液膜中聚集納米顆粒的方法。該方法是利用平行于基板并且在超聲范圍振動(dòng)的聲學(xué)針在液膜中產(chǎn)生的聲學(xué)流來聚集納米顆粒的。位于液膜中的聲學(xué)渦流驅(qū)動(dòng)納米顆粒向渦流中心運(yùn)動(dòng),最終在中心位置形成納米顆粒組成的斑點(diǎn)。為了深入研究聚集納米顆粒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原理,我們用有限元方法進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。利用超聲方法可以驅(qū)動(dòng)基板上液膜中單根銀納米線旋轉(zhuǎn)。由微型操控探針尖部在超聲范圍內(nèi)振動(dòng)產(chǎn)生的可控的移動(dòng)聲學(xué)流用于驅(qū)動(dòng)基板上液膜中任意位置的單根銀納米線旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)納米線旋轉(zhuǎn)的方法在許多領(lǐng)域都有潛在應(yīng)用,比如微納米結(jié)構(gòu)的組裝,生物樣品的定向,微納米物體特性的動(dòng)態(tài)測(cè)量等等。為了優(yōu)化用于驅(qū)動(dòng)單根銀納米線旋轉(zhuǎn)的超聲換能器,我們利用三維有限元方法建模并且分析了這個(gè)超聲換能器的振動(dòng)特性和各個(gè)參數(shù)對(duì)器件工作特性的影響。通過分析發(fā)現(xiàn),不管是我們改變振動(dòng)傳遞梁的材料,還是改變振動(dòng)傳遞梁的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),超聲器件能夠正常工作的頻率依然存在,并且此時(shí)的工作頻率與之前的頻率數(shù)值相比會(huì)發(fā)生改變。同時(shí),我們也發(fā)現(xiàn)只要合理的改變振動(dòng)傳遞梁的幾何結(jié)構(gòu)尺寸,驅(qū)動(dòng)銀納米線旋轉(zhuǎn)的微型操控探針尖部的橢圓運(yùn)動(dòng)可以做反向運(yùn)動(dòng)。為了保證器件的工作穩(wěn)定性,應(yīng)該避免微型操控探針尖部振動(dòng)振幅明顯變大,因此微型操控探針的長(zhǎng)度Lm和驅(qū)動(dòng)該器件的電壓頻率必須避免微型操控探針發(fā)生共振。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 單根納米線 超聲 聲學(xué)流 非振動(dòng)基板 聚集 納米顆粒
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB383.1;TB559
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-25
• 1.1 引言12
• 1.2 國內(nèi)外對(duì)微納米物質(zhì)的超聲操控的研究現(xiàn)狀12-22
• 1.2.1 微納物體的超聲捕捉13-17
• 1.2.2 微納物體的超聲聚集17-18
• 1.2.3 微納物體的超聲旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)18-22
• 1.3 課題研究?jī)?nèi)容概述22-24
• 1.3.1 研究目的和范圍22
• 1.3.2 本研究的主要工作內(nèi)容以及創(chuàng)新點(diǎn)22-23
• 1.3.3 研究路線及方法23
• 1.3.4 研究的預(yù)期結(jié)果及其對(duì)現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義23-24
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)24-25
• 第二章 超聲操控微納米物質(zhì)的理論基礎(chǔ)25-35
• 2.1 聲學(xué)理論基礎(chǔ)25-26
• 2.1.1 聲學(xué)定義25
• 2.1.2 發(fā)展前景25-26
• 2.1.3 聲輻射力26
• 2.2 壓電理論基礎(chǔ)26-34
• 2.2.1 壓電效應(yīng)26-27
• 2.2.2 壓電材料27-32
• 2.2.3 壓電方程32-33
• 2.2.4 壓電材料的振動(dòng)模式33-34
• 2.3 壓電換能器34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第三章 聚集納米顆粒的超聲換能器35-49
• 3.1 引言35
• 3.2 聚集納米顆粒的換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建35-38
• 3.2.1 聚集納米顆粒的超聲換能器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)35-36
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建36-38
• 3.3 聚集納米顆粒的實(shí)驗(yàn)研究38-44
• 3.3.1 聚集納米顆粒的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象38-40
• 3.3.2 聚集納米顆粒的原理分析40-41
• 3.3.3 聚集納米顆粒特性及其討論41-44
• 3.4 聚集納米顆粒的有限元分析44-48
• 3.4.1 聚集納米顆粒的超聲器件的有限元模型44
• 3.4.2 有限元仿真結(jié)果與討論44-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第四章 驅(qū)動(dòng)單根銀納米線旋轉(zhuǎn)的超聲換能器49-69
• 4.1 引言49
• 4.2 驅(qū)動(dòng)單根銀納米線旋轉(zhuǎn)的實(shí)驗(yàn)研究49-54
• 4.3 驅(qū)動(dòng)單根銀納米線旋轉(zhuǎn)的超聲換能器的有限元分析54-68
• 4.3.1 驅(qū)動(dòng)單根銀納米線旋轉(zhuǎn)的超聲換能器的有限元模型54-58
• 4.3.2 超聲換能器上振動(dòng)傳遞梁振動(dòng)狀態(tài)對(duì)器件的影響58-61
• 4.3.3 超聲換能器上振動(dòng)傳遞梁材料參數(shù)對(duì)器件的影響61-65
• 4.3.4 超聲換能器上振動(dòng)傳遞梁幾何參數(shù)對(duì)器件的影響65-66
• 4.3.5 超聲換能器上微型操控探針對(duì)器件的影響66-68
• 4.4 本章小結(jié)68-69
• 第五章 全文總結(jié)及展望69-71
• 5.1 本課題研究的主要貢獻(xiàn)69
• 5.2 課題展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 致謝76-77
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77

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1 李奕t，

本文編號(hào)：544201