用于不同粒径粒子聚焦的MEMS微流体芯片

作     者：冀苗苗 张斌珍 段俊萍 Ji Miaomiao;Zhang Binzhen;Duan Junping

作者机构：中北大学仪器与电子学院仪器科学与动态测试教育部重点实验室太原030051 

出 版 物：《微纳电子技术》 (Micronanoelectronic Technology)

年 卷 期：2022年第59卷第8期

页      面：778-786页

学科分类：080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080103[工学-流体力学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 081102[工学-检测技术与自动化装置] 0811[工学-控制科学与工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(5217555) 国家自然科学基金创新群体资助项目(51821003) 山西省重点研发项目(国际合作)(201803D421043) 山西省“1331工程”重点学科建设资助项目 山西省基础研究计划资助项目(20210302123074) 山西省高等学校中青年拔尖创新人才资助项目 

主　　题：微电子机械系统(MEMS) 微流体芯片 惯性微流体技术 微通道 粒子聚焦 

摘      要：基于惯性微流体技术和微电子机械系统(MEMS)工艺,设计了一款用于不同粒径粒子聚焦的微流体芯片。通过对不同收缩区-扩张区面积比(CE-ratio)以及相同CE-ratio下不同收缩区与扩张区长度关系的微通道进行仿真测试,制备出了分别适用于不同粒径粒子的对称式小CE-ratio微通道。采用MEMS工艺加工,通过改进键合工艺使芯片能在高流速下保持性能稳定。在雷诺数为68的前提下对聚焦测试图进行归一化灰度值分析。测试结果表明:通道内粒子聚焦流线(粒径5μm和20μm)处灰度值比其他位置灰度值高3倍,且通道内其他位置的归一化灰度值较稳定地保持在0.2(粒径20μm)和0.25(粒径5μm)左右。在高流速工作情况下,对称式小CE-ratio微流体芯片性能稳定且粒子聚焦效果良好。