基于MEMS技术的声表面波微驱动器件

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声表面波是一种沿物体表面传播的弹性波,它能够在兼作传声介质和电声换能材料的压电基底材料表面进行传播。随着微机电系统(MEMS)技术的发展进步,声表面波研究向诸多领域进行延伸研究。上世纪90年代,已经实现了利用声表面波驱动固体。进入二十一世纪,声表面波在微流体应用研究取得了巨大的发展。应用声表面波器件可以实现固体驱动、液滴驱动、微加热、微粒集聚混合、雾化。声表面波驱动器件在片上实验室(Lab‐on‐chip)具有很好的应用前景。本论文包括如下部分:介绍了引入MEMS加工技术对研究声表面波器件的意义,论述了声表面波器件的国内外研究水平与发展趋势。阐述了声表面波的原理与特点,对材料、工艺选择做了详细的探讨,采用了剥离工艺制造了驱动器件,对声表面波在微流体雾化、微粒集聚/混合、微流体驱动以及固体驱动四方面的应用作了介绍。阐述了基于声表面波液体驱动的原理,实现了液体驱动,推导了液滴驱动的运动模型,证明了实验结果与运动模型推导结果一致。最后,提出了一种基于声表面波液体驱动的液体检测平台技术。阐述了声表面波固体驱动原理,制造了底部为金属柱状阵列的滑块和利用磁场斥力作为预载力的装置,但是没有实现固体驱动。阐述了声表面波实现液滴雾化的原理,用实验装置实现了水滴的雾化,大体上也与理论推导相一致。利用ANSYS与MATLAB软件工具对声表面波驱动特性进行了的仿真。最后对声表面波器件的未来发展以及研究方向加以展望。
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