玻璃微細(xì)加工工藝的研究與磁流體推進(jìn)式微型泵樣機(jī)的研制.pdf

1、磁流體推進(jìn)式微型泵作為一種新型的微流量控制元件,它利用正交電磁場(chǎng)產(chǎn)生洛侖茲力推動(dòng)電解質(zhì)溶液產(chǎn)生連續(xù)流動(dòng),可以改變流向,產(chǎn)生可控的流量.由于工作介質(zhì)為電解質(zhì)溶液,與化學(xué)溶液相容,故可用于生化藥品的輸送和流量注射.與其他用于生化系統(tǒng)的微型泵相比,微型電磁泵驅(qū)動(dòng)電壓低,能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單有效的能量轉(zhuǎn)換.而且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)基材無(wú)特殊要求,便于集成到復(fù)雜的微流量控制系統(tǒng)中.因此,本文從應(yīng)用角度考慮,研制磁流體推進(jìn)式微型泵,將其集成到毛細(xì)管電泳芯片上,代替

2、電滲進(jìn)樣,從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)換樣和芯片的重復(fù)使用,既縮短了連續(xù)檢測(cè)時(shí)間,又簡(jiǎn)化了檢測(cè)裝置,具有十分重要的研究意義和廣闊的研究前景.本文的重點(diǎn)與難點(diǎn)是直流磁流體推進(jìn)式微型泵的研制,創(chuàng)新之處在于分別選用玻璃和硅兩種基材制作磁流體推進(jìn)式微型泵樣機(jī).直流磁流體推進(jìn)式微型泵的研制必須以成熟的微細(xì)加工工藝技術(shù)為基礎(chǔ),以玻璃為基材的微細(xì)加工技術(shù)尚不成熟,因此,本文的主要內(nèi)容包括玻璃微細(xì)加工工藝的研究與直流磁流體推進(jìn)式微型泵樣機(jī)的研制兩大部分.本文主要由七章

3、內(nèi)容組成:第一章,綜述.本章主要從微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)及MEMS加工技術(shù)的基本概念,微流量控制系統(tǒng)中用于生化醫(yī)療領(lǐng)域的毛細(xì)管電泳芯片研究前景,微流量控制元件微型泵的研究進(jìn)展三方面介紹了課題的研究背景,并提出了課題的研究意義、研究?jī)?nèi)容與目標(biāo).第二章與第三章屬于第一部分研究,玻璃微細(xì)加工工藝的研究.這一部分研究為磁流體推進(jìn)式微型泵的研制作鋪墊,詳細(xì)介紹了玻璃濕法刻蝕工藝、玻璃/玻璃直接鍵合工藝與硅/玻璃鍵合工藝的機(jī)理與系統(tǒng)試驗(yàn)研究,得出了

4、適用于不同深度要求玻璃微器件加工的刻蝕方案與簡(jiǎn)單易實(shí)現(xiàn)的鍵合方案.第四章、第五章與第六章屬于第二部分研究,磁流體推進(jìn)式微型泵的研制.這一部分主要闡述了基于磁流體推進(jìn)機(jī)理與平面微加工工藝的磁流體推進(jìn)式微型泵的設(shè)計(jì),初步理論研究,加工制作試驗(yàn)與初步性能試驗(yàn)研究.建立了磁流體推進(jìn)式微型泵初步數(shù)學(xué)模型,用FLUENT軟件對(duì)微泵流場(chǎng)進(jìn)行了有限元仿真,為微泵的研制試驗(yàn)提供了一定的指導(dǎo)作用.最后研制出了分別以玻璃和硅為基材的三種不同結(jié)構(gòu)的微泵樣機(jī),分