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基于PZT壓電陶瓷促動(dòng)器的微點(diǎn)膠方案

更新時(shí)間: 2021-05-24

近年以壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的非接觸式微點(diǎn)膠方式漸漸發(fā)展起來,目前較多應(yīng)用于微量試劑分配領(lǐng)域,這種驅(qū)動(dòng)方式可以點(diǎn)出pL級(jí)別的小體積液滴?;趬弘娞沾赡鎵弘娦?yīng),壓電陶瓷在電壓脈沖的作用下,產(chǎn)生收縮擴(kuò)張運(yùn)動(dòng),驅(qū)動(dòng)與其連接的活塞(圖1a)、粘接一體的毛細(xì)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(qū)動(dòng)三種典型結(jié)構(gòu)及基本原理如下圖示,通過改變驅(qū)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(xiàn)不同體積液滴的分配。

 

1 基于壓電原理的微點(diǎn)膠原理圖

微點(diǎn)膠方案

通過對(duì)壓電原理的三種典型結(jié)構(gòu)分析,有如下圖所示的壓電疊堆驅(qū)動(dòng)、壓電陶瓷管驅(qū)動(dòng)、壓電陶瓷片驅(qū)動(dòng)的三種微點(diǎn)膠方案。

A、采用壓電疊堆驅(qū)動(dòng)的微點(diǎn)膠方案

壓電疊堆與活塞構(gòu)成微點(diǎn)膠系統(tǒng)的執(zhí)行裝置,給壓電疊堆通電,在一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高電平作用下壓電疊堆快速伸長,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(dāng)?shù)碗娖阶饔迷趬弘姱B堆上時(shí),壓電疊堆又快速恢復(fù)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,實(shí)現(xiàn)膠體擠出。

 

a)壓電疊堆驅(qū)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(qū)動(dòng),標(biāo)準(zhǔn)可選尺寸包括5×5×20mm、5×5×36mm、7×7×36mm,可針對(duì)不同的閥體尺寸、驅(qū)動(dòng)頻率、工作電壓等選擇不同型號(hào)尺寸的壓電陶瓷。

 

幾種典型型號(hào)技術(shù)參數(shù)如下圖所示。

 

B、采用壓電陶瓷管驅(qū)動(dòng)的微點(diǎn)膠方案

壓電陶瓷管與毛細(xì)管通過膠水緊密粘接在一起作為微點(diǎn)膠系統(tǒng)的執(zhí)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(xì)管,膠體從噴嘴流出;當(dāng)?shù)碗娖阶饔迷趬弘娞沾晒苌蠒r(shí),壓電陶瓷管帶動(dòng)毛細(xì)管快速恢復(fù)原狀,在噴嘴外的膠滴收縮,從噴嘴脫落下來,實(shí)現(xiàn)膠滴擠出。

 

b)壓電陶瓷管驅(qū)動(dòng)方案

毛細(xì)管微點(diǎn)膠方案可以采用芯明天管型PZT壓電陶瓷作為驅(qū)動(dòng),尺寸可定制。

 

C、采用壓電陶瓷片驅(qū)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(tǒng)的執(zhí)行裝置,給壓電陶瓷片通電,在一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(dāng)?shù)碗娖阶饔迷趬弘娖蠒r(shí),壓電陶瓷片帶動(dòng)金屬薄膜快速恢復(fù)原狀,膠體向內(nèi)收縮,從噴嘴脫落,實(shí)現(xiàn)膠滴的擠出。

 

c)壓電陶瓷片驅(qū)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(qū)動(dòng),有多種標(biāo)準(zhǔn)尺寸可選,且可定制。

1)PZT壓電彎曲片

 

技術(shù)參數(shù)如下圖所示。

 

2)多層PZT壓電陶瓷片(方形)

 

技術(shù)參數(shù)如下圖所示。

 

3)多層PZT壓電陶瓷片(環(huán)形)

 

技術(shù)參數(shù)如下圖所示。

 

4)單層PZT壓電陶瓷(可定制)

 

 

 

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