[发明专利]利用记忆合金驱动的微泵

说明书

本发明公开了一种利用记忆合金驱动的微泵，包括驱动层、收缩扩张层和基座，所述的驱动层包括记忆合金电阻条和C形硅罩，泵腔截面为圆形，记忆合金电阻条为圆形双螺旋式结构；所述的收缩扩张层包括扩散管和收缩管，两管之间设有圆柱形有机玻璃腔，有机玻璃腔与泵腔穿通，同时描述了驱动层和收缩扩张层的制备工艺与键合工艺，本发明的微形泵为主要部件的控制系统具有响应速度快、体积小、集成度及控制精度高、可靠性好、有利于批量生产、成本低等优点。

技术领域

本发明涉及一种利用记忆合金驱动的微泵。

背景技术

近年来，微形机械的研究正在高速发展，已制作出微传感器、微形机械零件、微流动系统、微执行器以及更为复杂的微机械电子系统等多种微机械结构，其中微流动系统是MEMS的一个重要分支，近年来已经成为热门的研究领域。目前，微流体系统在医药(如体液检测、药物输送)、计算机(如CPU冷却)、生化(如微分析系统、基因筛选)、交通(如燃料喷射)和环境监测等方面已显现出广阔的应用前景。其中微形喷墨打印头、微生物化学分析系统等有些成果己经比较成熟。微泵作为一种重要的微流动系统器件，能够精确检测和控制流量，是微流动系统发展水平的重要标志，也代表MEMS的发展概况。微泵的类形多种多样，分类方法众多。按照其结构，可将微泵分为机械式微泵和非机械式微泵，机械式微泵靠活动部件来传输控制流体，而非机械式微泵则没有任何活动部件。机械式微泵按照其驱动方式可分为压电驱动、静电驱动、电磁驱动、热驱动、双金属效应驱动和形状记忆驱动等。其中，压电、静电、电磁属于高频驱动，所制备的泵流量较大，但需要的工作电压较高。而热气功、双金属效应、形状记忆效应驱动属低频驱动，泵的流量相应也较小，最大仅在40-500ul/min左右。在以上各种驱动方式中，形状记忆合金效应驱动的能量输出密度最大，具有应变大、驱动力大的优点，被公认为是一种较理想的驱动方式。

形状记忆合金((Shape Memory Alloy, SMA)是指具有一定初始形状的合金在低温下经塑性形变并固定成另一种形状后，通过加热到某一临界温度以上又可恢复成初始形状的一类合金。我国从上世纪70年代末才开始SMA的研究工作，起步较晚，但起点较高。在材料冶金学方面，特别是实用形状记忆合金的炼制水平已得到国际学术界的公认。在应用开发上也有一些独到的成果。但是，由于研究条件的限制，在SMA的基础理论和材料科学方面的研究，我国与国际先进水平尚有一定差距，尤其是在SMA产业化和工程应用方面与国外差距较大。近十年来，我国在SMA基础理论研究方面有了很大发展，在SMA的应用和开发方面更是取得了长足进步。在过去的几十年中，随着人们对形状记忆合金研究的不断完善，其可广泛地应用于生产和生活的各个领域。

因SMA的各种功能均依赖于马氏体相变，需要不断对其加热、冷却、卸载，而且材料变化具有迟滞性，所以SMA只适用于低频(10Hz以下)窄带振动中，这就大大限制了材料的应用，同时，SMA自身存在损伤和裂纹等缺陷，如何克服这些缺陷，改善材料性能是当前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用记忆合金驱动的微泵，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：利用记忆合金驱动的微泵，包括驱动层、收缩扩张层和基座，所述的驱动层包括记忆合金电阻条和C形硅罩，泵腔截面为圆形，记忆合金电阻条为圆形双螺旋式结构；所述的收缩扩张层包括扩散管和收缩管，两管之间设有圆柱形有机玻璃腔，有机玻璃腔与泵腔穿通。

优选的，所述的双螺旋合金电阻条的宽度为250um，条间距为1OOum，电极是边长为2.5mm的正方形。

优选的，所述的所述的扩散管和收缩管的总长度为5mm，其中最宽长度为1.25mm，出入水口的边长为2.5mm。

优选的，所述的驱动层的制作工艺如下：