石英玻璃微流道超声振动磨削加工及流动阻力特性研究

作     者：郭明荣 鲁艳军 陈润华 GUO Mingrong;LU Yanjun;CHEN Runhua

作者机构：深圳大学机电与控制工程学院广东深圳518060 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2023年第37卷第17期

页      面：119-125页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 1002[医学-临床医学] 1001[医学-基础医学(可授医学、理学学位)] 08[工学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 0703[理学-化学] 080201[工学-机械制造及其自动化] 0702[理学-物理学] 1009[医学-特种医学] 

基　　金：国家自然科学基金(51805334) 中国台北科技大学与深圳大学学术合作专题(2020002)。 

主　　题：超声振动磨削 微流道 表面粗糙度 形状精度 阻力特性 

摘      要：石英玻璃微流控芯片在医学诊断、生化分析和药物筛选等领域具有广阔的应用前景,高性能石英玻璃微流道的加工质量直接决定微流控芯片的使用性能。本工作采用超声振动磨削加工技术对石英玻璃微流道进行高效精密加工,首先研究了主轴转速N、进给速度vf、磨削深度ap和超声功率P对微流道表面质量和形状精度的影响,然后对超声振动磨削工艺参数进行优化,最后测试微流道的水流阻力,研究微流道水力直径对其流动阻力特性的影响。超声振动磨削加工实验结果表明:石英玻璃微流道的表面粗糙度Ra可达较小值0.191μm,形状精度RMS值和PV值分别达到3.332μm和23.783μm,并且微流道表面形貌完整,底部微观表面光滑,边缘整齐无明显崩边。流动性测试实验结果表明:石英玻璃微流道内流动摩擦阻力系数随雷诺数和水力直径的增大而减小,因此设计微流道时应尽量选择较大的水力直径,并且适当增大流速。