微机电系统(MEMS)红外转换薄膜可将写入光图像转换为红外图像,已被广泛应用于红外目标模拟器。红外焦平面探测器与红外目标模拟器对接时,探测器的积分时间必须大于红外图像的显示时间,这样才能采集到红外图像的全部灰度等级。提出一种基于MEMS红外转换薄膜的光驱动技术,利用薄膜的热惰性对写入光图像的能量进行积分,进而降低对红外探测器积分时间的要求。对薄膜在光驱动状态下的温度特性进行仿真和实验测试,结果表明:薄膜生成的红外图像的灰度值与写入光图像的灰度值呈线性关系。红外图像的升温时间为9 ms,保持时间为1 ms,降温时间为10 ms,探测器通过对保持时间内任意时间段的积分,能够得到256位灰阶的红外图像。红外图像的温升最大值为112 K,单位灰度值对应的温度分辨率为0.44 K。

为解决玻璃微管道拉制工艺制作的单孔微喷嘴存在容易脆断,微管道长度不易控制,微喷射效率低等问题,提出了一种新的微喷嘴制作工艺。该工艺延续了微喷嘴拉制工艺中非IC工艺和低成本的制作特点,仍以低流阻的圆截面为喷口形状,通过材料流变运动和冷却时收缩率不同,将多根微管道紧密嵌入到塑料管中;通过毛细腐蚀作用,制作出变内径的锥形管,并实现微喷管长度的控制。制作了内径50μm的4孔微喷嘴和10孔微喷嘴,锥管长为750μm,微喷管长2.5mm。使用制作的微喷嘴在微流体数字化驱动平台上进行了水性液体在油相和气相中的微喷射实验,制备了80μm的微滴和微滴阵列。实验表明,该工艺制作的直列微喷嘴可以在微流体数字化驱动下实现较好的数字化微喷射效果。

为了获得具有良好微流动特性的圆截面微流体器件,并构建二维裸微结构微流体管道网络,设计了玻璃三通微流体管道热流变拉制仪。在三通微管道拉伸成形过程中,变形区热软化后的V形玻璃毛细管,可在冷却过程中一次性拉制成三通微管道,储液池在拉制过程的同时成型,并与三通管光滑连接。拉制仪可实现等内径和不等内径拉伸。通过对加热时间、拉伸行程和玻璃材料分配系数的调节,可以控制三通微管道各项参数。制备出了内径为67、32和20μm的圆截面三通微管道。它的三根微管道在三通结点处光滑连通;由于表面张力成型,微管道具有较高的表面质量。最后,以三通微管道和一维玻璃微管道为基础单元,组建了微流体管道网络。