声场和电场作用下流体中微质粒的运动研究

admin · 发表于 4 小时前

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对流体中微小粒子的操作一直是MEMS技术和微全分析系统中一个活跃的领域，许多科研者希望能在微芯片上实现生物样品成分的富集和分离，从而和后续的微分析及检测系统进行集成。而基于声场作用和静电驱动原理，利用压电陶瓷结构产生的声场配合静电场对流体中粒子进行控制，具有结构简单、体积小。耗能低。操作方便、没有间隙、耗能小等优点，是一种新的解决途径和方法。本论文首先研究了声电复合场对流体中微粒的控制机理。在分析了驻波声场中微粒受力及运动情况的基础上，得出了压电陶瓷激发驻波对微粒富集的机理，同时推导出其在声电耦合场中的力学模型和运动机理。以具体的微粒和液体媒质为研究对象，从理论上研究了该微粒在驻波声场和电场中的运动情况，并计算了该微粒的运动轨迹，绘制了位置时间曲线，以此证实了对微粒的富集作用。在机理研究的基础上，对基于声场的微粒富集样机进行了结构设计优化。论文利用Ansys有限元软件对结构的主要参数进行了分析优化，由此确定了结构的最终尺寸。在最终的结构设计方案基础上，本论文制作了基于压电陶瓷激发驻波声场的微粒富集器件的样机，并结合静电实验系统进行实验。在实验中，观测到了较为清晰的实验结果，最终验证了所设计的微粒富集器件能够实现对微粒富集和分离的功能。

声场和电场作用下流体中微质粒的运动研究

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