基于PZT壓電陶瓷促動(dòng)器的微點(diǎn)膠方案
近年以壓電陶瓷驅動(dòng)的非接觸式微點(diǎn)膠方式漸漸發(fā)展起來(lái),目前較多應用于微量試劑分配領(lǐng)域,這種驅動(dòng)方式可以點(diǎn)出pL級別的小體積液滴?;趬弘娞沾赡鎵弘娦?,壓電陶瓷在電壓脈沖的作用下,產(chǎn)生收縮擴張運動(dòng),驅動(dòng)與其連接的活塞(圖1a)、粘接一體的毛細管(圖1b)、金屬薄膜(圖1c)等產(chǎn)生位移或形變,使管路或腔體體積變小,液體從噴嘴噴出。
壓電驅動(dòng)三種典型結構及基本原理如下圖示,通過(guò)改變驅動(dòng)電壓的幅值、頻率、噴嘴直徑、液體粘度、表面張力等可實(shí)現不同體積液滴的分配。
圖1 基于壓電原理的微點(diǎn)膠原理圖
微點(diǎn)膠方案
通過(guò)對壓電原理的三種典型結構分析,有如下圖所示的壓電疊堆驅動(dòng)、壓電陶瓷管驅動(dòng)、壓電陶瓷片驅動(dòng)的三種微點(diǎn)膠方案。
A、采用壓電疊堆驅動(dòng)的微點(diǎn)膠方案
壓電疊堆與活塞構成微點(diǎn)膠系統的執行裝置,給壓電疊堆通電,在一個(gè)驅動(dòng)信號的高電平作用下壓電疊堆快速伸長(cháng),推動(dòng)活塞向下移動(dòng)壓縮空氣,迫使膠體從末端噴嘴流出;當低電平作用在壓電疊堆上時(shí),壓電疊堆又快速恢復到原位,帶動(dòng)活塞往上移動(dòng),與此同時(shí)擠出的膠體從噴嘴脫離下來(lái),實(shí)現膠體擠出。
a)壓電疊堆驅動(dòng)方案
活塞式微點(diǎn)膠方案可以采用芯明天PZT壓電陶瓷疊堆作為驅動(dòng),標準可選尺寸包括5×5×20mm、5×5×36mm、7×7×36mm,可針對不同的閥體尺寸、驅動(dòng)頻率、工作電壓等選擇不同型號尺寸的壓電陶瓷。
幾種典型型號技術(shù)參數如下圖所示。
B、采用壓電陶瓷管驅動(dòng)的微點(diǎn)膠方案
壓電陶瓷管與毛細管通過(guò)膠水緊密粘接在一起作為微點(diǎn)膠系統的執行裝置,給壓電陶瓷管通電,在高電平作用下,壓電陶瓷管發(fā)生快速形變擠壓毛細管,膠體從噴嘴流出;當低電平作用在壓電陶瓷管上時(shí),壓電陶瓷管帶動(dòng)毛細管快速恢復原狀,在噴嘴外的膠滴收縮,從噴嘴脫落下來(lái),實(shí)現膠滴擠出。
b)壓電陶瓷管驅動(dòng)方案
毛細管微點(diǎn)膠方案可以采用芯明天管型PZT壓電陶瓷作為驅動(dòng),尺寸可定制。
C、采用壓電陶瓷片驅動(dòng)的微點(diǎn)膠方案
壓電陶瓷片與金屬薄膜粘接為一體作為微點(diǎn)膠系統的執行裝置,給壓電陶瓷片通電,在一個(gè)驅動(dòng)信號的高電平作用下,壓電陶瓷片快速發(fā)生形變帶動(dòng)金屬薄膜發(fā)生向下彎曲的形變,使腔體體積變小,迫使膠體從噴嘴擠出,當低電平作用在壓電片上時(shí),壓電陶瓷片帶動(dòng)金屬薄膜快速恢復原狀,膠體向內收縮,從噴嘴脫落,實(shí)現膠滴的擠出。
c)壓電陶瓷片驅動(dòng)方案
壓電陶瓷片微點(diǎn)膠方案可以采用芯明天方形/環(huán)形PZT壓電陶瓷片、環(huán)形壓電彎曲片作為驅動(dòng),有多種標準尺寸可選,且可定制。
1)PZT壓電彎曲片
技術(shù)參數如下圖所示。
2)多層PZT壓電陶瓷片(方形)
技術(shù)參數如下圖所示。
3)多層PZT壓電陶瓷片(環(huán)形)
技術(shù)參數如下圖所示。
4)單層PZT壓電陶瓷(可定制)
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