微流体的驱动和控制

一种新的不稳定现象
影响突起的因素：基底的结构、吸收的液体量 应用：微化学反应器
3.电渗驱动
电渗流
电渗微泵：直流电渗微泵，交流电渗非对称电极 微泵，交流电渗对称电极微泵
行波电渗微流体驱动
优点：使用电压低、容易集成、流体的流动稳定等 驱动机理： 两个假设条件：电压幅值足够低、驱动频率足够低 行进波产生的行进电场驱动双电层的电荷做定向迁移
总结
早期的驱动方式：原理成熟、亚微米以上级应用 较广 缺点：难以适应需求尺度的下降、有可动部件 基于微尺度下流动特性的驱动方式：原理新颖、 应该范围广 缺点：应用的流体有局限性 发展：开展相应微机械工艺技术的研究、微流体 流动特性的研究
参考文献
周兆英、叶为英等.微流体驱动与控制技术研究进展.力学 进展.2002 李清岭、陈令新.微流体驱动与控制技术.化学进展.2008 章维一、朱丽等.微流体系统驱动技术的研进展MEMS器 件与技术.2006 罗玉元、张国贤.微泵驱动方式比较研究.液压与动.2003 刘长松.微流体的表面张力驱动.青岛理工大学学报.2008 杨胡坤、姜洪源等.行波电渗微流体驱动仿真和实验研 究.MEMS器件与技术.2008 仲武、陈云飞等.电渗泵的机理分析.东南大学学报.2003 白竹川、高杨等.电渗泵的研究进展.MEMS器件与技术 2008 董涛、张玉龙等.MEMS器件中微气泡控制生长研究进展. 中国工程热物理学会第十一届学术会议
实验 实验用芯片 参数 电极：10nmTi层和100nmPi层 电极宽度：20um 电极间距：20um 通道高度：360um 实验观察 施加幅值1V、频率1KHz、相位差90度的正弦信号 通过侧面的显微镜观察，可见溶液中的荧光粒子做定 向运动 通过显微镜记录实验的视频文件，将录像中的每一帧 的图片进行叠加，可以得到粒子运动的轨迹线
实验结果分析 电极底层：粒子随着溶液的运动呈波浪式向左运动 远离电极表面：粒子运动轨迹平直 在某一临界高度，粒子运动方向发生改变，向相反的 方向运动
建模与仿真结果
结果分析： 结果与实验一致
其他的驱动方式
气泡驱动 原理：通过给液体加热，使液体中产生气泡， 气泡随温度增加而膨胀，从而驱动液体 优点：所需电压小、实现简单、易于集成 缺点：目前能达到的驱动速度小 离心力驱动 原理：流体在离心力的作用下沿着微管道网络 向远离圆心的方向运动 优点：功率低、驱动范围广、流速范围大 缺点：控制的灵活性差
压电致动器驱动微泵
பைடு நூலகம்
静电力驱动微泵
2.表面张力驱动技术
原理：形成表面张力梯度，驱动流体流动
宏观表现：固--液之间的界面湿润性梯度
改变支持面的润湿性
1）表面的化学组成 1992年，whitesides研究小组的研究成果
2）改变表面粗糙度 ZnO微纳米结构的光响应润湿性变化 ZnO的结构
ZnO微纳米阶层结构表面经过VUV照射后，表面化学 组成将发生变化，表面润湿性也相应发生变化
微流体驱动技术
SC09005018 周彬
微流体
MEMS的一个重要组成部分 特点：集成化、批量生产、能耗少、响应快等 应用前景：流体的微量配合、药物的微量注射等 发展：微混合、分离样品等 驱动方式： 1）从宏观流体驱动移植过来 2）根据微尺度下流体特性设计
微流体的驱动技术
1.压力驱动
原理：压差驱动流体 宏观泵的推力和微泵 微泵 活塞式微泵