液滴操控型微對(duì)象轉(zhuǎn)移工具設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微對(duì)象轉(zhuǎn)移操作是微器件裝配、微對(duì)象測(cè)試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。在微對(duì)象轉(zhuǎn)移操作中，由于操作對(duì)象尺寸微小且結(jié)構(gòu)脆弱，當(dāng)采用常規(guī)微夾持工具進(jìn)行拾取時(shí)容易受到夾持工具的損壞。進(jìn)行微對(duì)象釋放時(shí)，在起主導(dǎo)作用的粘著力影響下，難以依靠重力實(shí)現(xiàn)可靠釋放。因此研究具有無(wú)損拾取、可靠釋放特性的微對(duì)象轉(zhuǎn)移工具具有重要意義。
　　本文設(shè)計(jì)了一種液滴操控型微對(duì)象轉(zhuǎn)移工具，利用液體彎月面與微對(duì)象接觸后形成的液橋來拾取微對(duì)象，通過精確控制單個(gè)微液滴的形成來釋放微對(duì)象

2、。由于液體介質(zhì)的柔順變形，微對(duì)象拾取過程中不會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)損拾取；通過對(duì)單液滴進(jìn)行有效控制，實(shí)現(xiàn)微對(duì)象可靠釋放。
　　首先，建立毛細(xì)管末端彎月面和液橋的簡(jiǎn)化模型，求解彎月面和液橋的輪廓以及微對(duì)象所受到的毛細(xì)力，分析彎月面內(nèi)外的壓強(qiáng)差對(duì)彎月面高度、液橋高度以及毛細(xì)力的影響。根據(jù)微對(duì)象拾取要求，確定適用于拾取微對(duì)象的最佳壓強(qiáng)差，并分析接觸角對(duì)最佳壓強(qiáng)差的影響。在此基礎(chǔ)上，確定彎月面調(diào)控以及液滴形成的方案，完成微對(duì)象轉(zhuǎn)移

3、工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　其次，依據(jù)所設(shè)計(jì)的微對(duì)象轉(zhuǎn)移工具結(jié)構(gòu)，在COMSOL軟件中建立彎月面調(diào)控仿真模型和液滴形成仿真模型，分析壓強(qiáng)差及其加載速度對(duì)彎月面的影響，得到彎月面體積隨壓強(qiáng)的變化曲線以及形成穩(wěn)定彎月面的臨界壓強(qiáng)差。分析脈沖電壓波形對(duì)液滴形成的影響，得到形成單個(gè)液滴所需的脈沖電壓波形。
　　最后，建立液滴操控型微對(duì)象轉(zhuǎn)移工具的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶與噴嘴的液面高度差，研究彎月面體積與液面高度差的關(guān)系。在不同的脈沖電壓