擴(kuò)散口一種無閥壓電微泵

擴(kuò)散口前言

無閥微泵的原理是利用擴(kuò)散口/收縮口管道流路對(duì)流體的阻力的不同形成流量的差值。如圖 1（a）所示，當(dāng)壓電振子向上振動(dòng)時(shí)，泵腔體積增大，泵腔吸液，液體從收縮口/擴(kuò)散口分別吸入泵腔，但擴(kuò)散口管道對(duì)液體的阻力小于收縮口管道，相應(yīng)的從擴(kuò)散口吸入的液體也就多收縮口；如圖 1（b）所示，當(dāng)壓電振子向下振動(dòng)時(shí)，泵腔體積減小，泵腔送液，收縮口/擴(kuò)散口同時(shí)將液體泵出，但擴(kuò)散口管道對(duì)液體的阻力大于收縮口管道，相應(yīng)的從收縮口泵出的液體也就多于擴(kuò)散口。所以，壓電振子在交變電流下周期性的形變帶動(dòng)泵腔的體積周期性的形變，就形成了無閥微泵的連續(xù)差量流動(dòng)。

擴(kuò)散口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造

銅基體半徑越大越好，但在半徑增大同時(shí)，泵體半徑也增大，泵體體積也會(huì)增大，因壓電振子振動(dòng)而改變的體積與泵體總體積之比減小，泵送效率也減小，所以銅基體半徑應(yīng)取適中。取壓電體半徑 5mm，厚度 0.2mm，銅基體半徑為7mm，厚度0.1mm，并采用環(huán)氧樹脂粘合。為保證泵送效率，泵腔半徑則應(yīng)相近，暫定泵腔直徑 13mm，厚度 0.2mm，收縮口/擴(kuò)散口大端邊長 0.8mm，小端邊長 0.52mm，長 0.4mm。上泵體厚 0.5mm，邊長 16mm，挖空一個(gè)深 0.4mm，邊長 15mm 的長方體用于放壓電振子。下泵體邊長 16mm，厚 0.6mm，在據(jù)中心等距離與擴(kuò)散口/收縮口對(duì)應(yīng)處挖一個(gè)直徑為 2mm 的圓形孔作為出水口和入水口。三維模型如圖2所示。

因銅基體與液體直接接觸，在銅基體下表面涂一層環(huán)氧樹脂作為絕緣層，綜合彈性性能與加工性能選擇 QSn4-3 錫青銅，牌號(hào)為 GB/T 13808-1992。每部分之間均采用環(huán)氧樹脂粘接，環(huán)氧樹脂粘接劑可承受最大拉伸強(qiáng)度 40MPa 最大剪切強(qiáng)度 28MPa，小于銅和 PZT-5 的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，可知整個(gè)微泵結(jié)構(gòu)中在外加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，在壓電振子處有最大應(yīng)力。在制作微泵時(shí)，壓電振子的制作需要稀鹽酸對(duì)銅進(jìn)行預(yù)先處理，除掉銅表面附著的氧化銅，再用環(huán)氧樹脂將銅和 PZT-5A粘接。上泵體、下泵體與泵腔均使用玻璃作為材料，加工處需要用弱酸腐蝕出。

制作擴(kuò)散口/收縮口是整個(gè)過程最復(fù)雜與精密的一部分，需要運(yùn)用到微機(jī)電加工制作，選用材料為硅，具體制作過程為清洗、氧化、甩膠、光刻顯影、去氧化硅開窗口、去膠、腐蝕、去氧化層。清洗是為除去硅晶體便面的污染物，并增強(qiáng)表面的粘附性以及保證氧化層的致密性；氧化是為了在硅晶體表面生成一層致密的二氧化硅，作為腐蝕制作擴(kuò)散口/收縮口時(shí)的保護(hù)膜；光刻顯影是為了在表面生成了二氧化硅薄膜上將掩膜版上的圖形完全對(duì)應(yīng)的刻蝕出來，作為腐蝕錐形管的基礎(chǔ)。

擴(kuò)散口的噪聲主要是由高速氣流通過擴(kuò)散口形成的噴注噪聲，噪聲屬中低頻。所以，采用土建式結(jié)構(gòu)的片式消聲塔，即在擴(kuò)散口 內(nèi)，用BT85吸聲磚砌筑消聲塔，并將擴(kuò)散口抬高4~8m，在消聲塔內(nèi)部焊接三層工字鋼梁，并刷3mm厚阻尼漆減振。吸聲片使用6mm厚鋼板焊接的長1300mm、寬700mm的長方形框架，內(nèi)填充玻璃棉，并用耐潮、阻燃的具有一定穿孔率的PVC板作護(hù)面，片式消聲塔共分三段，共計(jì)懸掛116片吸聲片，每段之間留有0.8m高的空腔，主要起共振作用。為了更好地降低低頻噪聲，在風(fēng)道彎頭處鋪貼90-C型吸聲磚。該磚其表面有相當(dāng)高的相對(duì)聲阻率，能使吸聲頻帶變寬。

另外，由于吸聲磚中間留有空腔，等于增加了材料的等效厚度，使吸聲頻譜特性向低頻方向移動(dòng)，同時(shí)由于聲波由各方向傳入空腔內(nèi)，經(jīng)過內(nèi)壁多次吸收反射，聲能衰減很快，從而獲得高頻帶高吸聲效果。經(jīng)測(cè)試，該消聲塔的消聲量為22 dB(A)。 2100433B

光線透過以PET作為基材的擴(kuò)散層，會(huì)與折射率相異的介質(zhì)中穿過，使得光發(fā)生許多折射、反射與散射的現(xiàn)象，可修正光線成均勻面光源以達(dá)到光學(xué)擴(kuò)散的效果。

在背光源結(jié)構(gòu)中主要起到修正擴(kuò)散角度的作用，會(huì)使光輻射面積增大，但是降低了單位面積的光強(qiáng)度，即減低輝度。發(fā)光光源經(jīng)擴(kuò)散材料擴(kuò)散之後，能變成面積更大，均勻度較好，色度穩(wěn)定的2次光源。具有擴(kuò)散光線的作用，即光線在其表面會(huì)發(fā)生散射，將光線柔和均勻的散播出來；多數(shù)擴(kuò)散膜的基本結(jié)構(gòu)是在透明基材上如PET兩面涂光學(xué)散光顆粒。

擴(kuò)散系數(shù)D代表氣體在單位分壓梯度下(或單位濃度梯度下)，單位時(shí)間通過單位面積土體剖面的氣體量。D值的大小取決于土壤性質(zhì)、同一土壤在同樣的條件下，不同氣體的擴(kuò)散系總是不同的，如O₂的擴(kuò)散系數(shù)比CO₂約大1.25倍，不同壓力和溫度下的氣體擴(kuò)散系數(shù)變化也較大。

由于土壤孔隙的曲折復(fù)雜，一般來講，氣體在土壤中的擴(kuò)散系數(shù)D，明顯地小于其化空氣中的擴(kuò)散系數(shù)(D)，它們的具體數(shù)值因土壤的含水量、質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、松緊程度、上層排列等狀況而異，一般情況下，擴(kuò)散作用是土壤與大氣交換的主要機(jī)制。

(1)無中間層的擴(kuò)散焊。金屬的擴(kuò)散焊是靠被焊金屬接觸面的原子擴(kuò)散來完成的，主要用于同種材料的焊接，對(duì)不產(chǎn)生脆性中間金屬的異種材料也可用此法焊接。

(2)有中間層的擴(kuò)散焊。金屬的擴(kuò)散焊是靠中間層金屬的擴(kuò)散來完成的，可用于同種或異種金屬的焊接。異種金屬加中間層一般是為了防止接合處形成脆性中間金屬或減少兩金屬線膨脹系數(shù)的差異；同種金屬焊接加中間層，一般是為了在接合處形成所需性能的固溶體。

中間層可以是粉狀或片狀的。用真空噴涂或電鍍的方法加在焊接面上。