PLZT陶瓷材料光致伸缩微泵的设计与仿真研究
关键词 光致伸缩 PLZT陶瓷 微泵 有限元仿真
毕业论文设计说明书外文摘要
Title A design and simulation of micro-pump based on the photostrictive characteristic of PLZT ceramics
Abstract
Micro-pump is promising application in micro-electro-mechanial sysrems, medical devices, manufacture of electronic componet and driven of micro-satellite. The micro-pump which is designed based on smart materials is easily microminiaturized and integrated. Lead lanthanum ziconate titanate(PLZT) ceramics iluminated by the ultraviolet light can transform light enery into machannical energy, which has some advantanages,such as remote control and no electromagnetic interference. First, the phptostrictive characteristics of PLZT ceramics are experimentally studied. After that, a micro-pump based on PLZT bimorph is designed. Additionally, 3D modeling and theoretical calculation of micro-pump is carried out. At last,the finite element analysis of the PLZT bimorph is achieved.
Keywords phpotostrictive PLZT Ceramics micro-pump FEM simulation
目 次
1 引言 2
1.1研究背景及意义 2
1.2国内外有关的研究现状 3
1.3本课题的研究内容 7
2 PLZT陶瓷光致伸缩特性的研究 7
2.1PLZT陶瓷的物理性能 7
2.2 PLZT陶瓷具有的光致伸缩机理和数学模型建立 8
3光致伸缩微泵的结构设计方案和三文建模 18
3.1设计方案介绍 18
3.2方案选择与三文建模 23
4 光致伸缩微泵核心部件的数值计算与仿真 24
4.1 关于双晶片式PLZT陶瓷的理论计算 24
4.2对双晶片式PLZT陶瓷的仿真研究 25
4.3光致伸缩微泵泵量的分析 27
结 论 28
致 谢 29
参考文献 30
1 引言
1.1研究背景及意义
在科学技术飞速进步的今天，当今机械结构不断朝着“微型化”、“智能化”等方向不断发展，微机电系统（MEMS)应运而生且不断向前发展，在机械微型化的基础上，对机械的要求也就更加严格，在许多微机电系统中都可以看到智能材料的身影，它们凭借自己的独特的能量转化特性，在微机电系统中大方异彩。
微流体作为微机电系统（MEMS)一个典型代表，它在药物输送、燃料喷射、细胞分离、电子元件冷却、微量化学分析及微小型卫星推进等方面应用广泛。微泵作为微流体元器件的核心，可实现流体输送、测量、混合、浓缩和分离，对微流体的操作控制具有重要作用。在微泵的驱动上常见的有压电驱动、静电驱动、利用双金属效应驱动，利用形状记忆效应驱动以及近几年成为热点的光驱动。相比其他的驱动，光驱动有能量清洁绿色、适用远程控制等优点而备受瞩目。