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《大连理工大学》 2006年
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基于PZT压电薄膜的微驱动器研究

吕岩  
【摘要】:微驱动器作为微机械电子系统的核心部件,一直是微型机械电子系统(MEMS)的研究热点。压电微驱动器是利用压电材料的逆压电效应,把电能转化成机械能的换能器,由于其具有结构简单、响应速度快、高频适用性强、驱动和处理电路简单等优点,在超声检测、精密位移和定位、声学及力学量的检测等方面已经得到了广泛的应用。 本文的研究重点是压电双晶梁微驱动器和无阀压电微泵。针对两类驱动器存在的问题,合理地选择微驱动器的微加工工艺和加工材料,制备结构合理、性能优良的压电双晶片微驱动器以及性能稳定可靠、驱动电压较低、易于控制的压电无阀微泵。具体开展的工作主要有以下几个方面: 1) 压电薄膜水热合成法制备工艺研究及其性能表征。本文详细研究了水热合成法制备PZT薄膜的工艺过程,并利用水热合成法制备了不同厚度的PZT压电薄膜。同时深入研究了其特征和性能。通过XRD、SEM方法对已制备的PZT压电薄膜进行组分和表面形貌分析;利用CCD设备测量了薄膜的厚度,研究了薄膜生长速率、质量增量和生长次数之间的关系;并进一步对薄膜的铁电性进行了实验研究;最后确定了水热法制备PZT压电薄膜的极化方向。同时利用单步水热法制备了PZT薄膜并对其性能进行表征,把PZT性能研究结果与双步水热反应制备的PZT薄膜性能进行了比较。 2) PZT压电薄膜双晶片微驱动器结构参数优化、制备及其驱动性能研究。本文利用ANSYS对压电双晶片微驱动器结构参数与驱动性能之间的关系进行仿真分析,为微驱动器特征尺寸的选择提供了理论依据。利用水热法及微加工工艺制备PZT薄膜压电双晶片驱动器,并对所制备的双晶片驱动器进行模态分析,得到其前四阶共振频率及相对应的振型。建立了衡量PZT薄膜压电双晶片驱动器驱动性能的弯曲位移模型,利用该模型及实验数据计算得到了PZT压电薄膜的压电系数d_(31)。最后通过实验方法分析了压电双晶片驱动器的驱动能力。 3) 无阀压电微泵的理论分析、样机制备及其性能测试。对无阀微泵的工作原理和流动特性进行了理论分析,为微泵结构的尺寸选择提供了理论依据。同时详细叙述了微泵制备的微工艺过程,主要包括玻璃泵体的腐蚀,PDMS泵膜的制备及它们之间的装配。最后对其流量进行了初步测试,研究了驱动电压、工作频率等控制参数与流量之间的关系。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN384

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 高晓光;用于微流控芯片的压电薄膜微泵研究[D];大连理工大学;2008年
2 王晓娜;基于微注塑成型的微塑件数值模拟与工艺实验研究[D];北京化工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 高传慧;碱式硫酸镁晶须的合成及表面改性研究[D];中国海洋大学;2010年
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4 刘超;激光光热驱动技术与微型光热驱动机构研究[D];浙江大学;2010年
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10 陈彬剑;T型微通道内液滴及气泡生成机理的研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 崔美云;氧化铈微纳米材料的水热法合成及表征[D];浙江理工大学;2010年
2 丁喜平;用于药物筛选的垂直灌流式多层细胞培养器件[D];大连理工大学;2010年
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10 贾庆月;离子掺杂烧绿石型钽酸钠纳米材料的制备及光催化活性研究[D];内蒙古大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
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中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王勇;微型齿轮注塑成型工艺实验研究[D];大连理工大学;2006年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 田丽;基于光学检测的电泳微芯片关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 徐亮;面向微流控芯片的压电无阀微泵的研究[D];浙江大学;2011年
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中国期刊全文数据库 前10条
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2 言智;ZnO压电薄膜谐振器及BYFO多铁体研究[D];中国科学院研究生院(上海微系统与信息技术研究所);2007年
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7 任程诚;基于PVDF压电薄膜的脉博传感器设计[D];大连理工大学;2011年
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9 朱金海;PVDF压电薄膜及其传感器的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
10 李海涛;压电智能材料在流速及流水压力实时监测中的技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
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