用于微流控的新型玻璃超聲諧振器的制備及表征研究.pdf

1、微諧振器集成于微流控片上系統(tǒng)由于具有物理和化學上可操作的多樣性，被廣泛應(yīng)用到包括生物、化學、醫(yī)藥學組織工程和機械等學科的眾多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的石英晶體諧振器的獨特制造技術(shù)和封裝要求的專一性卻阻礙了它的小型化和集成化發(fā)展。而近十多年來發(fā)展起來硅諧振器，采用了MEMS加工中最常用的刻蝕技術(shù)，其非完美制造在加工方面引入了結(jié)構(gòu)上的缺陷降低了器件的性能。在微流控領(lǐng)域，玻璃因為其化學穩(wěn)定性、親水性、透光性等性質(zhì)被認為是制備這種微流控器件中換能器的優(yōu)勢材料

2、。另外，常見的微諧振器一般被設(shè)計為疊層式或者橫向式，然而這種結(jié)構(gòu)一般需要考慮耦合層、反射層以及匹配層的設(shè)計，從而增加了設(shè)計的難度和加工的復雜性以及成本。本文提出一種新型三維球形玻璃微諧振器的加工方法，降低了設(shè)計難度并減小了加工復雜性。論文還研究了玻璃微諧振器的振動特性。
　　首先，研究了玻璃微諧振器的熱成型制備新方法。通過實驗和模型相結(jié)合，驗證了正壓熱成型玻璃微諧振器的方法，揭示了成型溫度和成型時間等參數(shù)對于玻璃微腔尺寸的影響，獲

3、得了尺寸可控的玻璃微諧振器。
　　然后，對上述玻璃微諧振器的固有頻率和振動模態(tài)進行了模擬。有限元軟件ANSYS對玻璃微諧振器進行建模，模擬了玻璃微諧振器的幾何尺寸對其固有頻率的影響，發(fā)現(xiàn)了對其固有頻率隨著半徑的增大而減小，球腔角度在一定范圍對固有頻率有影響，但是厚度對固有頻率的影響不大。在所有幾何參數(shù)中半徑對于固有頻率的影響起主導作用。
　　最后，對玻璃微諧振器進行了振動測試，驗證了玻璃微諧振器的固有頻率，并與模擬結(jié)果進行了