Key words: surface acoustic wave（SAW）; atomization; microfluidic

目录

摘要 I

ABSTRACT III

第1章 绪论 1

1.1声表面波雾化机理研究背景 1

1.2雾化技术在国内外的研究现状和发展趋势 2

1.3声表面波雾化技术介绍 5

1.4主要研究内容 6

第2章 声表面波雾化机理 7

2.1声表面波原理 7

2.2声表面波雾化原理 9

第3章 声表面波雾化器的制备 12

3.1声表面波雾化器的结构 12

3.2 IDT的制备 13

第4章 声表面波雾化实验 19

4.1声表面波雾化测试平台的搭建 19

4.2不同浓度液体的雾化实验 21

4.3实验结果 24

第5章 结论与展望 25

参考文献 27

致谢 29

第1章 绪论

1.1声表面波雾化机理研究背景

声表面波的研究起源于120年前瑞利发现了瑞利声表面波，这极大的推进了声表面波技术在各个领域的应用和发展[1].在世界各国科学家的努力下，微型机械取得了十分巨大的发展，特别是从上个世纪60年代以来，微型机械的应用日趋广泛使得在通信系统领域中，声表面波器件得到广泛的应用和发展。在最近10年中，在微电机领域中，声表面波技术同样取得了很大的发展[2]。我们使用的声表面波微机电系统已经十分精确，它的精度不仅仅超过了微米级别，甚至有一些基于声表面波原理制备的微电子器件已经达到了纳米级别[3]。此外更令人们振奋的是，在微流体领域的研究中，声表面波技术的应用同样取得了很大的发展，在大量科研人员的努力下，很多微流控领域的前辈用实验的方法成功实现了许多基于声表面波原理的实验：微加热[4]，雾化[5],液滴驱动[6]等。在实现液体分离、驱动、混合等领域，基于声表面波驱动机理，我们可以实现药品在医学临床上的定量供给，从而保证实验效果，此外，在生物和医疗领域的检测上，我们可以制备声表面波传感阵列，从而达到良好的检测效果[7-10]。

在生物医疗、工业制药等领域，对液体进行雾化十分关键，合适粒径的液体喷雾不仅对人体健康无害，而且可以实现对医疗药物的快速供给。近年来，由于工业上的需要，雾化技术得到了巨大的发展，目前，超声波雾化技术普遍应用于临床医疗手段，是一种十分常用的雾化技术[11]。超声波雾化技术可以产生稳定的液体喷雾，目前市面上用于雾化的超声波雾化器有各式各样的，但是这些雾化系统产生雾化液滴微粒的基本原理差不多相同，都需要利用压电晶片，并且将一个液缸置于压电晶片上（液缸要存满液体）从而可以产生雾化液滴微粒[12]。然而，超声波雾化器也有其局限性，大部分的超声波雾化器设备体积庞大，不利于携带，尽管超声波可以产生稳定的液体喷雾，但它产生喷雾的粒径尺寸不可控制，加上超声波雾化器成本高，清理困难，寻求新的雾化方法变得更为迫切。

与体积庞大的超声波雾化器相比，声表面波雾化器使用微细加工工艺制备文献综述，它不但具有微型化的优点，而且方便携带, 利用这个优势，超声波雾化器存在的不足可以得到很好地弥补 [13]。此外，声表面波雾化器中叉指式换能器的谐振频率更大，因此我们可以在更大的驱动频率下使用声表面波雾化器，产生更加稳定且粒径尺寸可控的液体喷雾。目前的工艺能制备体积更小、能量密集程度更高的声表面波雾化器，加上声表面波驱动的雾化器能够产生粒径更小的雾化微粒、并且雾化过程稳定且持续，因此在未来医疗事业、化学领域以及生物研发领域中，声表面波雾化器的应用前景十分宽广。但由于声表面波雾化机理十分复杂，并未被人们所了解，因此，基于声表面波雾化机理研发声表面波雾化器及其相关应用十分必要，声表面波雾化器能够带来声学领域的良好发展。