形状记忆合金（SMA）作为新型功能材料已广泛用于各种微电子机械系统（MEMS）中。此次研究是一种新型有阀微泵的设计。该微泵的结构简单,采用NiTi形状记忆合金薄膜作为微驱动薄膜,采用钢珠-弹簧作为单向阀的有阀微泵,钢珠和弹簧直径都为5mm,泵腔为直径10mm高为15mm的有机玻璃圆柱体。

介绍了一种基于PZT压电薄膜的无阀压电微泵。该微泵利用自制的压电圆型薄膜片作为驱动部件、聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为泵膜。本文在对微泵制备工艺研究的基础上，对其性能进行了数值和实验研究。建立了基于扩张管／收缩管理论的无阀微泵的有限元模型。利用MFX-ANSYS／CFX技术实现了对微泵的双向流固耦合分析。对微泵的锥形角、最小宽度、扩散管长度、泵腔高度进行数值计算，得到了优化参数。数值计算的结果与实际测量的数据进行了比较，验证了仿真的正确性。

压电驱动是微机械系统（MEMS）微执行器最有发展前途的驱动方式之一。该文采用ANSYS有限元软件对压电膜片结构参数和在微执行器上的装配方法进行了优化设计，得到PZT／Si，PZT／Cu压电膜片结构的优化数据，将其应用于有阀微泵的研制。经测试，微泵压电驱动效果与仿真结果一致，微泵背压可达836Pa，流量达1．4mL／min。

介绍了一种基于MEMS技术的压电微泵。该微泵利用聚二甲基硅氧烷（PDMS）作为泵膜,利用双面湿法腐蚀形成被动阀,并利用压电双晶片作为驱动部件。对压电双晶片的理论变形量和压电微泵的泵腔变化量、泵腔压缩比进行了理论分析,并对其输出流量进行了测试。在100 V、20 Hz的方波驱动下,该压电微泵的最大输出流量为317μL/min。结果显示该压电微泵的制作工艺简单,具有良好的流体驱动性能。

提出了用于研究微机械往复无阀泵动态特性的二自由度振动力学模型,并进行了分析与实验验证.在模型中增加考虑泵腔内气泡因素,并将泵腔内、外液体质量的影响分开考虑;得出振幅随频率、泵腔内外液体质量比变化的曲线;发现其幅频曲线一般呈双峰特性,泵腔内外液体质量比值对曲线特征、谐振频率、振幅均有显著影响.通过实验验证了分析结果.由此得出以提高泵压为目的的微泵优化设计策略:适当增大膜片质量、选择合理的泵腔内外液体质量比值.采用硅深刻蚀、硅-玻璃膜片键合等工艺制作出微机械往复无阀泵,其尺寸为20 mm×20 mm×0.65 mm,实现最大泵压为1.52 kPa,对应最大流量为35×10-6 L/min.

电渗驱动微泵是一种新型的微泵,具有输出压强高、流量可调范围宽、结构简单、无活动部件等特点,易与微通道热沉集成,构成微通道冷却系统,可用于集成电路的热管理。本文介绍了电渗驱动微泵的数学模型,利用PB方程来描述电渗流中电势和离子分布,讨论了背压与流速的关系,槽道宽度、工作液体温度、外加电压等参数对电渗泵性能的影响。

对微型流动分离分析系统的输液形式,输液要求及存在的问题作了描述;对活塞式、隔膜式、齿轮式等目前的商品输液泵作了简要评述;并对声波式、电磁式、电渗式微泵等新颖的无活塞无阀微型输液激励方式作了前瞻性分析.

光致弯曲薄膜是一种可遥控供能的新型微执行器驱动元件。介绍了光致弯曲薄膜的驱动原理,综述了光致弯曲薄膜微执行器的开发和研究现状,重点介绍了光致弯曲薄膜微执行器在微液体控制系统和微马达中的应用,并对光致弯曲薄膜在微执行器中的应用进行了展望。

利用介质上电润湿效应(ElectroWetting-On-Dielectrics,EWOD),驱动液滴在微泵泵腔内振动,再结合锥形单向流阻结构,设计出一种新型的基于EWOD的微泵;深入探讨了液滴振动的机理,并对该EWOD微泵模型进行了数值模拟。数值模拟的结果表明,提出的一种基于EWOD驱动的微泵能很好的完成泵送液体的功能,并且其泵送效率与液滴振动的频率有关。其中数值模拟的结果显示当液滴的振动频率为5,10,15,20 Hz时,微泵的泵送效率与液滴的振动频率成正相关,微泵出口的压力与液滴的振动频率并无明显关系。

提出了一种基于压电陶瓷的高频惯性单向阀液压泵。该泵利用压电陶瓷堆在推动活塞隔膜压缩油腔时控制活塞的位置、速度和加速度，利用惯性力帮助非惯性系下的特殊单向阀开合，突破了普通单向阀频率响应低的瓶颈。对高频惯性单向阀液压泵进行建模仿真，结果表明这种液压泵在原理上是可实现的。