上海工程技术大学 机械与汽车工程学院, 上海 201620
基于智能车辆视觉传感器表面除水的需求，该文提出了一种利用压电换能器激励兰姆波以驱动液滴运动的装置，并建立了压电振子和弹性体平板的二维有限元模型。首先运用COMSOL Multiphysics仿真软件对自由边界条件下的压电振子进行频率分析，得到前4阶特征模态，第2阶模态具有最大的结构相对位移，其特征频率为谐振频率；然后对压电振子所激励的兰姆波在平板中的传播特性进行了分析。结果表明，兰姆波在板中出现明显的频散特性，并通过改变压电振子间隔激励A0模态占主导的兰姆波,以提高液滴驱动效果。通过实验验证了兰姆波驱动液滴模型的可行性。
兰姆波 液滴 压电 微流体驱动 有限元分析 Lamb wave droplet piezoelectricity microfluidic drive finite element analysis
南京理工大学 机械工程学院, 江苏 南京 210094
介绍了微流体脉冲驱动-控制技术, 分析了微流体脉冲驱动-控制过程, 指出在这一过程中影响微流体流动的主要因素是微流道固壁加速度和流体内部的黏性力。采用"椭圆修圆法"对方波驱动电压进行修圆, 针对修圆点的位置决定微流体的驱动方向, 获得了不同修圆位置和修圆系数的驱动电压修圆波形。通过实验探索了波形修圆对微流道固壁运动加速度、微流体脉冲惯性力和流体驱动效果的影响规律并进行了机理分析。所得流体体积流量可在0~15.4 pl/min连续变化,远小于现有的微流体驱动技术。本文的研究成果可为微流体脉冲驱动-控制技术在微流体系统中的进一步应用提供参考。
微流体系统 微流体驱动与控制 压电驱动器 椭圆修圆法 micro-fluidic system micro-fluidic drive and control piezoelectric actuator elliptic rounding method 光学 精密工程
2012, 20(10): 2251
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
针对本课题组早些时候研制的用于微量组织液透皮抽取的微流控芯片, 研究了一种基于偶氮双异丁腈(azobisisobutyronitrile, AIBN)热分解产生气体的微型正压源, 用于为微流控芯片中微量组织液的收集和输运提供驱动力。将AIBN固定到微型加热器上, 微型加热器加热AIBN至70 ℃即可产生一定的正压力。实验结果表明, 设计的微型正压源压力可控、易于制造、体积小, 8.7 mg的AIBN在900 mA加热电流下可产生182 kPa的压力, 满足对微流控芯片中组织液透皮抽取所需的驱动力。
微流控芯片 微流体驱动 微型正压源 偶氮双异丁腈(AIBN) 微型加热器 microfluidic chip driving micro fluidics micro positive pressure generator azobisisobutyronitrile(AIBN) micro-heater 光学 精密工程
2012, 20(10): 2245
1 哈尔滨工业大学 机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
2 西班牙塞维利亚大学 电子电磁学院,塞维利亚 41012
为了研究行波电渗(TWEO)微流体驱动,在封闭的微通道内建立了TWEO微流体驱动模型,并进行了仿真和实验研究。根据TWEO驱动原理,分别建立了封闭通道内TWEO微流体驱动电场及流场的数学模型,并对电场及流场问题进行了求解,流场的仿真结果说明了实验测量通道高度2/3处速度的合理性。最后,分析了实验和仿真结果并确定了容抗比例系数。实验及仿真结果表明:电导率分别为1.5 mS/m、7.7 mS/m、16.9 S/m的KCl溶液的容抗比例系数分别为0.05、0.035、0.025,而且电导率与容抗比例系数呈线性关系。结果为进一步研究TWEO及其应用提供了理论基础及实验方法。
行波电渗 理论模型 微流体驱动 仿真 traveling wave electroosmotic theoretical model pumping microflow simulation
