作為一種新型主動(dòng)微混合方式,無(wú)閥壓電泵脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)微混合在微流控系統(tǒng)中的研究和應(yīng)用受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注,對(duì)其開(kāi)展相關(guān)研究不僅具有重要的學(xué)術(shù)研究意義,而且在芯片集成和全微分析（μ-TAS）等領(lǐng)域均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本文提出并設(shè)計(jì)了一種無(wú)閥壓電泵驅(qū)動(dòng)的集成式微混合器,將驅(qū)動(dòng)源無(wú)閥壓電泵和Y型微混合流道集成于PDMS基板上,集成式微混合器采用脈動(dòng)驅(qū)動(dòng)的工作方式,實(shí)現(xiàn)對(duì)含有粒子溶液的精密輸送和可控混合,具體研究?jī)?nèi)容如下:基于經(jīng)典擴(kuò)張/收縮口無(wú)閥泵,提出一種新型變高度障礙式無(wú)閥壓電泵,對(duì)泵進(jìn)行流動(dòng)特性分析,在理論上證明了新型無(wú)閥泵的可行性;利用有限元分析法、等效電路模型以及樣機(jī)實(shí)驗(yàn)測(cè)試法對(duì)新型無(wú)閥泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)性分析和研究;確定了新型無(wú)閥泵的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù):障礙式角度為15°、最小間距為0.14mm、泵腔深度為0.15mm、流道高度比為5;樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在電壓70V、驅(qū)動(dòng)頻率為270Hz,泵流量達(dá)到0.87ml/min,輸出壓力達(dá)到0.3kPa。本文分析了微流動(dòng)的多種影響因素,并根據(jù)無(wú)閥泵和微混合器的設(shè)計(jì)及制作情況,重點(diǎn)考察壁面滑移對(duì)溶液流動(dòng)和混合的影響;基于壁面滑移效應(yīng),利用有限元分析法... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 無(wú)閥壓電泵概述
        1.2.1 壓電效應(yīng)
        1.2.2 無(wú)閥壓電泵簡(jiǎn)介
        1.2.3 無(wú)閥壓電泵的研究現(xiàn)狀
    1.3 微混合器的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 被動(dòng)微混合器
        1.3.2 主動(dòng)微混合器
    1.4 無(wú)閥壓電泵驅(qū)動(dòng)形式在微混合中的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題
        1.4.1 無(wú)閥壓電泵驅(qū)動(dòng)形式在微混合中的優(yōu)勢(shì)
        1.4.2 無(wú)閥壓電泵驅(qū)動(dòng)形式存在的問(wèn)題
    1.5 本文的研究意義及主要研究?jī)?nèi)容
第2章 新型無(wú)閥壓電泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作
    2.1 無(wú)閥壓電泵理論基礎(chǔ)
        2.1.1 流道阻力
        2.1.2 無(wú)閥泵流量分析
    2.2 變高度、障礙式無(wú)閥泵的提出
        2.2.1 新型無(wú)閥泵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.2 新型無(wú)閥泵的工作機(jī)理
        2.2.3 新型無(wú)閥泵的流動(dòng)特性分析
    2.3 障礙式無(wú)閥泵的流體仿真分析
        2.3.1 仿真模型的建立
        2.3.2 不同三角形障礙角度對(duì)泵流量的影響
        2.3.3 最小間距對(duì)泵流量的影響
        2.3.4 泵腔深度對(duì)泵流量的影響
    2.4 障礙式無(wú)閥泵的等效電路模型
        2.4.1 電液類比原則
        2.4.2 等效電路模型的建立
        2.4.3 無(wú)閥泵等效電路模型建立
    2.5 障礙式無(wú)閥泵的樣機(jī)制作及性能試驗(yàn)
        2.5.1 障礙式無(wú)閥泵的樣機(jī)制作
        2.5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        2.5.3 流道高度比對(duì)泵流量的影響
        2.5.4 無(wú)閥泵流量對(duì)比實(shí)驗(yàn)
        2.5.5 無(wú)閥泵背壓測(cè)試
    2.6 本章小結(jié)
第3章 基于壁面滑移的微混合流道的流體仿真及參數(shù)優(yōu)化
    3.1 微流動(dòng)的影響因素
        3.1.1 壁面滑移效應(yīng)
        3.1.2 氣泡
        3.1.3 壁面粗糙度
        3.1.4 液體極性
        3.1.5 尺度效應(yīng)
        3.1.6 表面（界面）力
    3.2 微混合機(jī)理
        3.2.1 微混合的理論基礎(chǔ)
        3.2.2 混合度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
    3.3 微混合流道的數(shù)值模型
        3.3.1 模型建立
        3.3.2 壁面滑移參數(shù)設(shè)定
        3.3.3 網(wǎng)格劃分
        3.3.4 邊界條件設(shè)定
    3.4 微混合流道結(jié)構(gòu)和控制參數(shù)的優(yōu)化
        3.4.1 微流道不同寬度對(duì)混合效果的影響仿真分析
        3.4.2 微流道不同角度對(duì)混合效果的影響仿真分析
        3.4.3 微泵頻率對(duì)混合效果的影響仿真分析
        3.4.4 入口流量對(duì)混合效果的影響仿真分析
    3.5 壁面滑移效應(yīng)對(duì)流體混合的影響分析
        3.5.1 考察壁面滑移效應(yīng)的必要性
        3.5.2 壁面滑移現(xiàn)象對(duì)流體流動(dòng)的影響分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 集成式微混合器的設(shè)計(jì)和樣機(jī)制作
    4.1 集成式微混合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 微混合器的樣機(jī)制作
        4.2.1 微混合器的制作材料
        4.2.2 微混合器樣機(jī)制作流程
        4.2.3 PMMA陽(yáng)模制作
        4.2.4 PDMS基板制作
    4.3 微混合器封裝
        4.3.1 無(wú)閥泵裝配
        4.3.2 鍵合封裝
    4.4 本章小結(jié)
第5章 集成式微混合器的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 脈動(dòng)現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)方法
        5.1.3 脈動(dòng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.2 熒光粒子混合實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
        5.2.2 灰度值
        5.2.3 無(wú)閥壓電泵的驅(qū)動(dòng)頻率對(duì)熒光粒子溶液的混合影響
        5.2.4 壁面滑移
    5.3 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 未來(lái)研究展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及學(xué)術(shù)成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]基于軟刻蝕技術(shù)的無(wú)閥微泵制造工藝研究[D]. 陳鵬.華中科技大學(xué) 2014
[3]基于SU-8工藝的微流體檢測(cè)通道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 郝曉劍.中北大學(xué) 2013
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