本文關(guān)鍵詞：基于MEMS技術(shù)的直流電滲流微泵的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 微機電系統(tǒng)(MEMS)中的芯片實驗室以其微型化,集成化的特點成為目前公認的最具發(fā)展?jié)摿Φ难芯款I域。微流控系統(tǒng)作為芯片實驗室中的一個關(guān)鍵組成部分在目前蓬勃發(fā)展的微全分析系統(tǒng)中有著及其重要的應用,其采用微通道結(jié)構(gòu)進行樣品的輸送,節(jié)省了時間、減少材料浪費、降低了環(huán)境污染。當前在微流控系統(tǒng)中液體的驅(qū)動方式是一個關(guān)鍵問題,直流電滲流微泵是基于電滲原理,利用電場控制通道中的液體流動,實現(xiàn)無運動部件的液體流動系統(tǒng),近年越來越受到人們的重視。本文是以實際應用為目的,對直流電滲流微泵的理論和實驗進行了深入的研究,為直流電滲流微泵的應用提供了理論和實驗基礎。在微流控系統(tǒng)中微通道的表面特性、截面形狀等都會對電滲流流體的流動和控制產(chǎn)生影響,因此本文的主要工作內(nèi)容就是對電滲流的產(chǎn)生機理進行研究和對微通道的幾何參數(shù)對其中的流體的流動狀況的影響進行分析。本文詳細的綜述了直流電滲流微泵的國內(nèi)外研究狀況,闡述了雙電層和直流電滲流微泵的原理,研究了電滲流微泵流量與壓強的產(chǎn)生機制,建立了直流電滲流流場的理論模型,并利用渦度流函數(shù)法和有限差分法得到雙電層電勢和電滲流流場數(shù)值解。 根據(jù)電滲流理論進一步研究了影響電滲流微泵流量的各種因素,主要包括外加電場強度、微通道的橫截面積和截面形狀,流體介電常數(shù)和流體粘度系數(shù)等等。以理論為基礎,利用Matlab、FEMLAB進行仿真分析,并且對不同截面形狀微通道的流阻和不同當量直徑微通道內(nèi)的流速進行了分析計算,其結(jié)果為電滲流在微通道內(nèi)的流動特性的研究和直流電滲流微泵的設計提供了理論依據(jù)。 為了驗證理論研究結(jié)果的正確性,設計制備了毛細管電滲微泵,進行了直流電滲流流動的驗證實驗,通過使用自制的毛細管電滲泵來驅(qū)動去離子水和KCl溶液。實驗考察了在不同外加電場強度時的去離子水和KCl溶液的流量,其結(jié)論為以后的電滲流微泵的設計提供了實驗基礎。
【關(guān)鍵詞】：MEMS 微通道 電滲流 雙電層 渦度流函數(shù)法
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2006
【分類號】：TH703
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究的目的和意義9-10
• 1.2 微機電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 微流體驅(qū)動和控制技術(shù)的發(fā)展11-12
• 1.2.2 直流電滲流驅(qū)動的特點12-14
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容14-15
• 第2章 雙電層電勢分布15-24
• 2.1 雙電層的產(chǎn)生15-16
• 2.2 雙電層電位勢數(shù)值模擬16-18
• 2.3 雙電層電勢無量綱方程的數(shù)值解18-20
• 2.4 雙電層電勢分布的影響因素20-23
• 2.4.1 介質(zhì)的介電常數(shù)ε的影響20-22
• 2.4.2 介質(zhì)的濃度的影響22-23
• 2.5 本章小結(jié)23-24
• 第3章 微通道內(nèi)直流電滲流流動數(shù)學模型24-33
• 3.1 外加電場電位勢分布24-26
• 3.2 直流電滲流流場數(shù)值模擬26-30
• 3.2.1 電滲流流場的描述方程26-28
• 3.2.2 電滲流流場方程求解28-30
• 3.3 直流電滲流的影響因素30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 第4章 直流電滲流微泵流體狀態(tài)分析33-45
• 4.1 尺寸效應33-34
• 4.2 微通道中直流電滲流的壓力34-40
• 4.2.1 在通道出口和入口處的壓力損失34-37
• 4.2.2 直流電滲流微泵中壓力分布37-40
• 4.3 微通道截面形狀對電滲流的影響40-44
• 4.4 本章小結(jié)44-45
• 第5章 單級直流電滲流微泵實驗45-51
• 5.1 直流電滲流微泵實驗45-47
• 5.1.1 電滲流微泵材料選擇與制作45-46
• 5.1.2 實驗條件及實驗方法46-47
• 5.2 實驗結(jié)果分析47-50
• 5.3 本章小結(jié)50-51
• 結(jié)論51-52
• 參考文獻52-55
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文55-56
• 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文原創(chuàng)性聲明56
• 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文使用授權(quán)書56
• 哈爾濱工業(yè)大學碩士學位涉密論文管理56-57
• 致謝57-58
• 個人簡歷58

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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2 楊大勇;;電動微流體數(shù)值模擬研究進展[J];微納電子技術(shù);2010年09期

3 劉婷婷;高楊;李磊民;楊濤;;電滲驅(qū)動微泵設計初探[J];傳感技術(shù)學報;2008年02期

4 楊濤;周玲;孟凡超;藺怡;;應用于冷卻系統(tǒng)的多孔介質(zhì)電滲泵研究[J];傳感技術(shù)學報;2011年02期

5 孟凡超;楊濤;周玲;;多孔介質(zhì)電滲泵的數(shù)值仿真與性能分析[J];西南科技大學學報;2010年03期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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4 郭啟偉;電磁力驅(qū)動微型膜片泵的研究與實驗分析[D];廈門大學;2009年

5 羅佳;毛細力梯度表面上蒸發(fā)驅(qū)動的微流動實驗研究[D];華北電力大學（北京）;2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于MEMS技術(shù)的直流電滲流微泵的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：256765