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强激光与粒子束 2015年第2期27卷 151-154页

作者：王海波张如照邹海龙金俊完西南交通大学机械工程学院成都610031 东京工业大学精密工学研究所

为了解决MEMS技术制备具有超厚、高深宽比电极结构的射流发生器中三角柱电极尖端部分出现的弧形缺陷以及脱模时缝隙电极易脱落等问题,提高射流发生器的制作质量以及电共轭流体微型泵的输出性能。结合理论分析与反复试验提出了一系列改... 详细信息

为了解决MEMS技术制备具有超厚、高深宽比电极结构的射流发生器中三角柱电极尖端部分出现的弧形缺陷以及脱模时缝隙电极易脱落等问题,提高射流发生器的制作质量以及电共轭流体微型泵的输出性能。结合理论分析与反复试验提出了一系列改进措施:优化涂胶、热处理、显影等工艺的参数以及缝隙电极的形状,采用新型KMPR光刻胶去除方法等。通过应用上述方法获得的射流发生器中,三角柱电极-缝隙电极对厚度约500μm,深宽比高,三角柱电极尖端结构完整,缝隙电极附着率有很大提高。同时,利用制备的射流发生器,设计、装配了电共轭流体微型泵的样机。

关键词：微型泵 MEMS 电共轭流体三角柱-缝隙电极对

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电共轭流体微型泵的制作工艺优化和性能研究

电共轭流体微型泵的制作工艺优化和性能研究

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作者：张如照西南交通大学

学位级别：硕士

电共轭流体微型泵采用特殊的电共轭流体作为工作液体,是基于电共轭效应,可无需机械运动机构直接将电能转化为流体动能的新型流体机械,具有结构简单紧凑,能量转化效率高,功率密度大,无噪声等诸多优点。具有数百微米特征尺寸的射流发生器... 详细信息

电共轭流体微型泵采用特殊的电共轭流体作为工作液体,是基于电共轭效应,可无需机械运动机构直接将电能转化为流体动能的新型流体机械,具有结构简单紧凑,能量转化效率高,功率密度大,无噪声等诸多优点。具有数百微米特征尺寸的射流发生器是微型泵内发生电共轭效应,形成电共轭流体射流的核心部件,内置高度500um、深宽比超过2.5的三角柱-缝隙形电极对(阵列),运用蒸镀、UV-LIGA技术等MEMS制造工艺一体化制作完成。针对射流发生器的制作缺陷、三角柱-缝隙形电极对阵列的尺寸设计、微型泵小流量输出时存在压降等微型泵研究中亟待解决的问题,本文开展一系列研究工作：(1)射流发生器MEMS制造工艺的优化。通过导电层表面镀镍,电极微电铸前加入RJE工艺,改进光刻胶涂胶、热处理等制作环节的工艺参数,升级KMPR 1035光刻胶去胶方法,优化缝隙电极形状等手段,提高了缝隙电极在导电层上的附着率,解决了三角柱电极尖端的结构缺陷问题,完善了射流发生器的MEMS制造工艺,提高了射流发生器的制作精度和完好率。(2)三角柱-缝隙形电极对阵列的尺寸参数优化。基于具有毫米级特征尺寸的单个电极对尺寸参数优化的研究经验,利用微型泵的输出能力测量对比实验,采用单因素实验法,研究了电极对阵列的各尺寸参数对微型泵输出能力的影响,实现了具有数百微米特征尺寸的电极对阵列的尺寸参数优化。此外,结合电共轭效应泵送的基本原理,理论上分析和验证了优化实验结果的合理性。(3)带有旁路微流道的改进型射流发生器的设计。为了解决普通型微型泵小流量输出时存在较大压降的问题,基于离子拖曳泵送和传导泵送等电流体动力学泵送机理,理论上分析并验证了小流量输出对电共轭效应泵送强度的影响,基于此,提出了一种带有旁路微流道的改进型射流发生器,普通型和改进型微型泵输出性能对比试验证明了设计方案的有效性。本文为国内首次开展有关电共轭流体微型泵的研究工作,通过理论分析和实验研究,解决了电共轭流体微型泵制作工艺、尺寸设计、输出性能等方面的若干关键问题,推进了电共轭流体微型泵及其他基于电共轭效应的各项应用研究的向前发展。

关键词：电共轭流体微型泵 MEMS 尺寸参数优化旁路微流道

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带有旁路微流道的改进型电共轭流体射流发生器

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机械科学与技术 2017年第8期36卷 1155-1160页

作者：王海波张如照西南交通大学机械工程学院成都610031

针对现有电共轭流体射流发生器(普通型)在微小流量输出情况下出现的严重压降问题,结合电流体动力学中离子拖曳泵送和传导泵送的运行机制,理论上解析了压降问题产生的原理,基于此,在普通型射流发生器的基础上设计了一种带有旁路微流道的... 详细信息

针对现有电共轭流体射流发生器(普通型)在微小流量输出情况下出现的严重压降问题,结合电流体动力学中离子拖曳泵送和传导泵送的运行机制,理论上解析了压降问题产生的原理,基于此,在普通型射流发生器的基础上设计了一种带有旁路微流道的改进型射流发生器。采用蒸镀、UV-LIGA、RIE等MEMS制造技术成功制作出了形貌质量俱佳的普通型和改进型射流发生器,并利用输出性能测量实验开展了对比验证。实验结果证明了通过在主流道侧添加旁路微流道来解决射流发生器的压降问题,并借此来提高其输出能力的可行性。

关键词：电共轭流体射流发生器旁路微流道 MEMS 对比试验

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基于微型泵和颗粒阻塞的通用柔性微夹钳设计

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机床与液压 2024年第17期52卷 150-155页

作者：洪君宋小春上海立达学院数字科学学院上海201608 湖北工业大学机械工程学院湖北武汉430068

针对自动化分拣系统中夹持装置很难实现微型化的问题,提出并制备一种通用柔性微夹钳。研究利用电共轭流体产生的射流和颗粒材料产生的堵塞实现柔性抓取的工作原理。微夹钳的整体结构包括1个带有电共轭流体射流发生器的微型泵和1个小型... 详细信息

针对自动化分拣系统中夹持装置很难实现微型化的问题,提出并制备一种通用柔性微夹钳。研究利用电共轭流体产生的射流和颗粒材料产生的堵塞实现柔性抓取的工作原理。微夹钳的整体结构包括1个带有电共轭流体射流发生器的微型泵和1个小型颗粒阻塞夹持器。通过调节微型泵中薄膜中的气压,颗粒阻塞夹持器可以迅速抓取各种尺寸和形状的物体。通过弹性膜的变形分析,推导出微夹钳数学模型并验证其抓取性能。最后,制备的微夹钳原型的外径为14 mm,总长度为40 mm,末端直径为10 mm。研究结果表明:选取二乙二醇丁醚醋酸酯作为工作液时,在颗粒材料填充率为50%且电压为4 kV的条件下,微夹钳的最大抓取力为93 mN,可在0.6 s内迅速完成多种形状精密件的抓取。

关键词：微型泵电共轭流体微夹钳颗粒阻塞射流发生器

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