低阈值高通量被动微阀的研制与性能研究

发布时间：2024-02-23 22:32

　　文中提出一种新型结构的微流控被动流量调节阀,该微阀设计有椭球面结构的调流腔,利用带微孔的柔性薄膜在液体压力作用下产生弹性变形来挤压调流腔中的液体,从而自动实现流量调控。为研究微阀的调流性能,采用3D打印与紫外激光加工技术制作了微阀样件。建立微阀的流固耦合模型,仿真分析微阀中液体流量调控及柔性薄膜受压变形过程,结合实验研究微阀的压力流量特性,实验结果表明该微阀在低阈值液体压力下具有良好的高通量稳流自调控能力。

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【部分图文】：

图2微阀结构示意图及制作实物图

为实现微阀的低成本、快速制作,采用3D打印与紫外精密激光加工的技术制作微阀零件。盖板和底板采用3D打印制作,材料为光敏树脂(SOMOSImagine8000,DSM)。密封垫(原材料为无色透明硅胶膜)和薄膜的原材料(原材料为涂覆有聚二甲基硅氧烷PDMS的聚合物薄膜)直接从市场....

图3微阀流量测试实验装置示意图

测试微阀流量的实验装置示意图如图3所示。该实验装置由空压机、压力控制器、电脑终端、水罐、测试样件、流量传感器和废液罐组成。其中,空压机可产生压缩空气用于驱动液体,电脑终端调节压力控制器(OB1BaseMkIII,Elveflow)输出特定技术参数的测试气压,水罐为密闭的罐体且....

图4微阀流固耦合仿真结果

图4(b)描述了微阀入口液体压力从1kPa增大至15kPa时的薄膜变形位移以及微阀输出流量的变化过程。由薄膜变形位移曲线可知,当液体压力从1kPa增大至6kPa时,薄膜的变形量急剧增大,变形位移从32μm迅速增大至85μm,相应的位移增量为53μm。当液体压力从6....

图5微阀的压力流量曲线

为进一步验证微阀的稳流调控能力,对制作的微阀样件进行流量测试实验,并研究其压力流量特性。在实验中,设置测试气压即微阀的入口液体压力依次从1kPa逐步增大至15kPa,测试微阀在相应液体压力下的流量,记录的压力-流量曲线如图5所示。由微阀的流量曲线可知,随着入口液体压力的增大,....

本文编号：3908084