壓電無閥式微幫浦之設計與製作 侍育徵、鄭江河
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摘 要
微幫浦系統主要功能是獲得微小流量的精確控制，本文所製作的微幫浦屬於壓電無閥式微幫浦，是利用擴散口 噴嘴結構
來取代傳統懸臂樑式的閥門結構。壓電無閥式微幫浦是由一層電鑄鎳振動板、一層PDMS或電鑄鎳流道層，兩個玻璃管、
一壓電致動器與玻璃基材所構成。並利用ANSYS有限元素分析軟體來針對此整體壓電致動器模組各種尺寸設計進行分析。
以此方式製作而成的微幫浦系統，不僅可大幅降低成本，提高良率，更可達到快速批次量產的目的。 實驗重點在於探討驅 動電壓對壓電薄膜形變之影響與驅動電壓、驅動頻率對微幫浦流率之影響，實驗結果顯示幫浦電壓在160Vpp，頻率365Hz 的正弦波驅動下，最大流量可達每分鐘0.93 ml。背壓最高可達2.55 Kpa。
關鍵詞 : 壓電，PDMS，電鑄，ANSYS
目錄
第一章 緒論 1.1前言... 1 1.2研究動機... 2 1.3文獻回顧... 3 1.4研 究方向... 9 第二章 無閥式壓電微幫浦之設計 2.1無閥式壓電微幫浦概念... 10 2.2擴流道作動原 理... 11 2.3 Type1無閥式壓電微幫浦... 12 2.4 Type2無閥式壓電微幫浦... 14 第三章 ANSYS尺寸模擬分析 3.1無閥式壓電微幫浦結構元件分析... 17 3.2艙體有水的最佳尺寸分析... 20 第四章 幫 浦結構元件製作 4.1黃光製程... 25 4.2電鑄製程... 27 4.3結構元件製作...
31 4.4流道層PDMS製程... 35 4.5壓電致動器之製作... 36 4.6無閥式壓電微幫浦組 裝... 37 第五章 實驗量測與探討 5.1實驗量測設備與架設說明... 41 5.2無閥式壓電微幫浦測
試... 44 5.2.1艙體不同材質比較... 47 5.2.2改變頻率對微幫浦流量影響... 50 5.2.3背壓對微幫 浦流率的影響... 54 第六章 結論 6.1結論... 59 參考文獻... 60
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