多级“Y”型流管无阀压电泵的原理与试验验证

近年来，随着 MEMS技术的飞速发展，各类集成化、微型化的器件层出不穷。作为MEMS中的-个重要分支，微流体控制系统由于体积小，能耗低，响应快等特点，受到各国学者广泛关注。用于混合微流体的微混合器是微流体控制系统中的- 个重要组成部分，在化学分析、生物及化学传感等领域有着广泛的应用前景1]。

根据工作原理的不同，微混合器-般被分为被动式混合器和主动式混合器。被动式混合器是指除了外接微泵将流体 以定流量的方式注入微混合器以产生驱动流体流动的作用力外，混合不借助于外力进行，主要依靠改变混合器中微通道的几何形状等方法来增加微流体的有效接触面积，从而增强微流体的分子扩散和对流，提高混合效率。主动式微流体混合器是在流道中放置可动元件或利用外加激励周期性地干扰流场以加强混合效果。

被动式混合器结构简单 ，成本较低 ，易与其他微型元件整合。其中，Gobby等人通过改变 T型混合器不同的人口角度来寻求最佳混合效果 ]。

Johnson等人在 T型微混合器的流道上激光蚀刻出-些凹槽，产生三维立体结构以提高混合效果[3]。Stroock等人在 PDMS通道底部加工出交错排列的人字型凸脊，使流体流经时产生混沌移流来进行混合 j。

主动式混合器可通过调节外部输入能量大小来调配混合效果，已达到较好的混合效果。J。

C.Rife等人提出的应用于液体混合 的压 电装置 ]。其实质是压电振子驱动搅拌池中障碍物以产生漩涡，达到均匀混合的效果。Yang等人在混合器底部安装压电材料，以其振动产生的超声波来对流场施加横向激励以提高混合效果 ]。Lu等人在流道中利用磁性材料做了-个搅拌器，通过外加-旋转磁场使之转动增加混合效果l7]。

由此可见，目前微混合器普遍需外接动力源，不易集成化、微型化，且多数只能混合液体并无输送功能。无阀压电泵因其集驱动与传动于-体，且内部无活动部件阀等特点，被张建辉、夏齐霄等人引入了微混合器领域，并提出了-种集混合搅拌与液体输送为-体的非对称坡面无 阀压电泵8 。但他们所提出的可应用于混合搅拌的非对称坡面腔底无阀压电泵，因其腔底为波纹单元，制作工艺复杂，提高了加工成本，并