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微机电系统的研究始于上个世纪的八十年代,目前已经成为一股潮流。而微泵控制技术是微电子机械系统发展需要解决的关键问题之一。电渗流微泵是基于界面化学、静电场、流体力学等理论开发出的微泵。它有效地克服了流晕小、承载(背压)低等难题,且它结构简单,流动方式是连续的。基于电渗流机理的微泵必将成为微机电系统中主导型的微泵。
本论文设计了一种多级低压电渗流微泵。该微泵系统主要由直流电源和蚀刻微通道的芯片等部分组成。在硅基片上蚀刻六组尺寸不同的微通道,从而达到提供不同大小的流量和承受不同背压的目的。对芯片的加工流程进行了详细阐述,同时对微泵能否工作进行了试验研究。结果表明:在低压下,该泵能够驱动通道中的液体。
然后采用二维纳维.斯托克方程、拉普拉斯方程、泊松-玻尔兹曼方程表述电渗流微泵的计算模型,通过无网格法对电渗流的控制方程进行数值求解,得到的数值仿真结果与解析近似解吻合较好。并讨论了电渗流的流型、驱动过程,最后分析了zeta电势、外加垂直电场、微通道尺寸以及背压对电渗流速的影响。