基于感应加热和石蜡复合材料的相变微驱动器研究
发布时间：2021-08-12 23:19
微驱动器是微机电系统中的重要部件,在微量化学分析、微量药剂控制、太空微型推进系统和机器人等领域具有广泛的应用前景。石蜡相变驱动作为微驱动器的一种,具有体积膨胀率大的特点,能够同时提供大位移和大驱动力。此外,这种相变微驱动还具有结构简单,制作方便,成本低廉等优点。传统石蜡相变驱动的加热方式主要为电阻加热,其加热器位于石蜡腔室外部时,需要较长时间的热传导,且热传递效率低,响应时间较慢。而当加热器位于石蜡腔室内部时,加热速度快,热传导效率高,但该结构需要在石蜡腔室内部引入电极或导线,结构复杂,制作难度大。此外,电阻加热只在电阻丝处产生热量,加热不均匀,石蜡导热率低,因此该加热方式效率较慢。本文将感应加热应用于相变微驱动器中,该方案采用新型导电石蜡复合材料,使得感应热在腔体内部产生,提高了传热效率,减少了热量损失,简化驱动器结构和制作工艺。课题拟研究基于感应加热和石蜡复合材料的微驱动器的设计、制作、测试等,并将该驱动方式与微流体控制相结合,研究微驱动器在微阀控制上的应用。论文主要内容如下:第一章,根据加热方式,对传统相变微驱动器进行分类,综合国内外相变微驱动器的研究现状,分析了不同种类的相变微...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相变微驱动器的基本原理
Fig. 1-1 The basic principle of phase-change microactuator微驱动器的研究现状石蜡相变微驱动器的加热方式主要有以下四种：电阻加热、在加热和感应加热。其中电阻加热又可按电阻丝的位置不同分为电阻两种。电阻加热的相变微驱动器阻加热具有原理简单，操作方便，功耗较小且成本较低，便于外大多数石蜡相变驱动均采用电阻加热，已经用于盲文显示装置7-40]以及微泵[41 42]等领域。近年来一些学者研究了基于电阻加热2 43 44 45 47]，具有代表性的有以下几种。年，Liu R.H.等研制了一种利用热电驱动的石蜡相变阀[38]。如图合时，石蜡为固体将微通道堵塞，要打开微阀时对石蜡加热，，流体开始流动。该微阀为一次性产品，仅能实现一次开合，的样液直接接触，可能会对其造成污染。
第 1 章 绪论对其施加外部压力，迫使下方薄膜产生变形，关闭流体通道。石蜡冷却凝固后，闭气压，设备处于关闭状态。打开阀门时，石蜡被加热熔化，由于弹性力作用，膜恢复原状，流道导通。该阀的开关响应时间可达到 4-8s，阀关闭状态下可承50kPa的压力。电阻阻值为155Ω，石蜡熔化消耗电阻加热器的能量为500mW。微阀利用弹性薄膜将流道与相变材料隔离开，使得样液不受石蜡及温度变化的响，并且可以多次重复使用，扩大了其应用范围。但以上两种微阀均采用外在阻加热，需要较长时间的热传导，且热耗散较高，热传递效率低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Comsol Multiphysics无限长圆柱载流导线产生的磁场分布研究[J]. 刘延东,徐志远. 现代电子技术. 2015(02)
[2]一种新型MEMS开关微驱动器研究与仿真[J]. 周雪丽,李世中. 功能材料与器件学报. 2014(05)
[3]一种新型静电驱动二维微型扫描镜的设计及模态[J]. 刘耀波,苑伟政,乔大勇,杨璇,梁晓伟,练彬. 光学学报. 2013(06)
[4]微执行器的应用研究[J]. 张磊. 机械制造与自动化. 2010(02)
[5]膨胀石墨对各种油类的吸附动力学(英文)[J]. Michio INAGAKI,Tomoya NAGATA,Taisuke SUWA,Masahiro TOYODA. 新型炭材料. 2006(02)
[6]微执行器的研究与展望[J]. 陈兵芽,刘莹,胡敏,李小兵,李一冰,王强. 微纳电子技术. 2005(12)
[7]聚二甲基硅氧烷微流体芯片的制作技术[J]. 刘长春,崔大付,王利. 传感器技术. 2004(07)
[8]压电型惯性微驱动器研究[J]. 卢秋红,高志军,颜国正,颜德田. 压电与声光. 2004(02)
[9]A NEW TYPE OF MICROPUMP DRIVEN BY A LOW ELECTRIC VOLTAGE[J]. 郭书祥. Acta Mechanica Sinica. 2004(02)
[10]供电铜芯导线截面的选择[J]. 方和生. 大众用电. 2002(04)
硕士论文
[1]PDMS微流控芯片关键工艺技术研究[D]. 李永刚.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
本文编号：3339255
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
相变微驱动器的基本原理
Fig. 1-1 The basic principle of phase-change microactuator微驱动器的研究现状石蜡相变微驱动器的加热方式主要有以下四种：电阻加热、在加热和感应加热。其中电阻加热又可按电阻丝的位置不同分为电阻两种。电阻加热的相变微驱动器阻加热具有原理简单，操作方便，功耗较小且成本较低，便于外大多数石蜡相变驱动均采用电阻加热，已经用于盲文显示装置7-40]以及微泵[41 42]等领域。近年来一些学者研究了基于电阻加热2 43 44 45 47]，具有代表性的有以下几种。年，Liu R.H.等研制了一种利用热电驱动的石蜡相变阀[38]。如图合时，石蜡为固体将微通道堵塞，要打开微阀时对石蜡加热，，流体开始流动。该微阀为一次性产品，仅能实现一次开合，的样液直接接触，可能会对其造成污染。
第 1 章 绪论对其施加外部压力，迫使下方薄膜产生变形，关闭流体通道。石蜡冷却凝固后，闭气压，设备处于关闭状态。打开阀门时，石蜡被加热熔化，由于弹性力作用，膜恢复原状，流道导通。该阀的开关响应时间可达到 4-8s，阀关闭状态下可承50kPa的压力。电阻阻值为155Ω，石蜡熔化消耗电阻加热器的能量为500mW。微阀利用弹性薄膜将流道与相变材料隔离开，使得样液不受石蜡及温度变化的响，并且可以多次重复使用，扩大了其应用范围。但以上两种微阀均采用外在阻加热，需要较长时间的热传导，且热耗散较高，热传递效率低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Comsol Multiphysics无限长圆柱载流导线产生的磁场分布研究[J]. 刘延东,徐志远. 现代电子技术. 2015(02)
[2]一种新型MEMS开关微驱动器研究与仿真[J]. 周雪丽,李世中. 功能材料与器件学报. 2014(05)
[3]一种新型静电驱动二维微型扫描镜的设计及模态[J]. 刘耀波,苑伟政,乔大勇,杨璇,梁晓伟,练彬. 光学学报. 2013(06)
[4]微执行器的应用研究[J]. 张磊. 机械制造与自动化. 2010(02)
[5]膨胀石墨对各种油类的吸附动力学(英文)[J]. Michio INAGAKI,Tomoya NAGATA,Taisuke SUWA,Masahiro TOYODA. 新型炭材料. 2006(02)
[6]微执行器的研究与展望[J]. 陈兵芽,刘莹,胡敏,李小兵,李一冰,王强. 微纳电子技术. 2005(12)
[7]聚二甲基硅氧烷微流体芯片的制作技术[J]. 刘长春,崔大付,王利. 传感器技术. 2004(07)
[8]压电型惯性微驱动器研究[J]. 卢秋红,高志军,颜国正,颜德田. 压电与声光. 2004(02)
[9]A NEW TYPE OF MICROPUMP DRIVEN BY A LOW ELECTRIC VOLTAGE[J]. 郭书祥. Acta Mechanica Sinica. 2004(02)
[10]供电铜芯导线截面的选择[J]. 方和生. 大众用电. 2002(04)
硕士论文
[1]PDMS微流控芯片关键工艺技术研究[D]. 李永刚.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2006
本文编号：3339255
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