The Deesign, Fabrication and Test of a Micropump Actuated by Shear Mode PZT Actuator

摘要

[[abstract]]本計畫將設計與製作新創之剪切型壓電驅動微泵浦，閥門以無閥式擴流器為設計基礎，致動器將採用PZT 壓電陶瓷，事先利用數值分析比較各種設計幾何，改進目前已知的相關設計並進行製造與測試，製作一系列尺寸變化之微泵浦，並進行壓電驅動位移與流動特性量測，以瞭解相關幾何參數對泵浦性能的影響，並與ANSYS 有限元模擬結果作比較以驗證合理性，目的為提供剪切型無閥式微泵浦幾何設計最佳化之參考準則。並且建立新型微泵浦之等效電路及系統轉移函數，以作為未來商品化時微泵浦特性控制之依據。目前有關壓電驅動之微泵浦均為壓電彎曲變形模式(Bend mode)，即利用壓電致動器之d31 變形造成壓電片及與其黏貼之微膜片的彎曲變形，此型有泵浦腔體尺寸受限及組裝難度較高之缺點，本計畫將改以剪切變形模式(Shear mode)壓電致動器，當施加與極化方向垂直之電場時，將使致動器產生d15 剪切變形，並推擠微膜片上之凸塊進而造成微膜之變形，此型相較於彎曲型有驅動力大、頻率高及容易組裝之優點。