静电驱动柔性振膜的吸合特性研究

对静电驱动柔性振膜的吸合特性进行了理论分析和实验观测。通过理论计算得到了静电驱动下柔性振膜与具有连续曲面的腔体实现完全吸合的吸合电压。完全吸合电压随振膜电极与腔体直径的偏差以及振膜初始应力的增大而增大。同时,通过实验验证了静电驱动下柔性振膜的电极与具有连续曲面的腔体在驱动电压100 V、驱动频率2.5 Hz的条件下能够实现完全吸合。振膜电极与腔体直径的偏差会导致振膜所受静电力以及二者之间的电容能均呈现出明显的不均匀性,因此二者的完全吸合过程呈现出显著的非中心对称特性。

柔性微型阀对静电驱动振膜微泵压力性能的影响

将最小能量法与均匀压力载荷下圆薄膜大变形半解析解相结合,分析了静电驱动柔性微型阀对静电驱动振膜微泵压升性能的影响。微型阀容积的引入会导致静电驱动振膜微泵的压升出现一定程度的降低,但降低幅度远小于阀门容积对常规定排量泵的影响。微型阀的阀片以柔性薄膜为基片,因此所需的关阀电压远远低于微泵泵腔的驱动电压,从而使静电微泵和微型阀运行的可靠性得到了极大的提高。

静电驱动振模微泵的理论分析

利用最小能量法和均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解相结合的方法,改进了静电驱动柔性振膜微泵的理论分析模型。计算结果表明:考虑圆薄膜的周向应变,利用均匀压力载荷下的圆薄膜大变形半解析解来预测振膜的形状,对微泵的性能有显著的影响,证明了圆薄膜大变形时的周向应变是不可忽略的。同时讨论了介电层厚度、腔体形状和双腔结构对微泵压缩性能的影响。结果表明:采用双腔结构,减小介电层厚度、减小腔体深度、缩小腔体半径,对静电驱动柔性振膜型微泵性能的提高具有积极意义。