[发明专利]一种低轨卫星微流控系统的压电致动微驱动器

说明书

本发明公开了一种低轨卫星微流控系统的压电致动微驱动器，用于解决低轨卫星电子设备散热与燃料精准控制的问题，包括PCB泵体和压电单晶执行器，所述PCB泵体由PCB加工制得，所述压电单晶执行器包括压电陶瓷和铜基片，所述压电陶瓷粘接在所述铜基片上方；所述PCB泵体中间向下设置有沉孔，所述铜基片焊接在所述PCB泵体上，所述PCB泵体的沉孔与所述铜基片构成泵腔，所述PCB泵体具有进液口和出液口，所述进液口和出液口与所述泵腔连通，所述泵腔的下底面倾斜设置，所述进液口在竖直方向上的高度高于出液口。本压电致动微驱动器，降低其与微流控系统其它部件集成的难度，使得微驱动器直接作用于微流道，提高微驱动器的控制能力与系统的集成程度。

技术领域

本发明涉及微流体机械技术领域，尤其涉及一种低轨卫星微流控系统的压电致动微驱动器。

背景技术

微驱动器作为低轨卫星微流控系统的一个动力部件，起着控制微流道内流体流动和流向的作用，进而达到控制推进系统和液冷系统性能的能力。

目前，微流控系统的驱动方式普遍采用外置微驱动器进行驱动，需要外置驱动微驱动器的电源线和输送冷却剂的管路，使得整个系统的集成度较低，而且管路中存在较大的压力损失，造成微驱动器的驱动力和控制能力降低，无法适用于低轨卫星微流控系统。为了解决这些问题，国内外学者主要对微驱动器的驱动方式、加工工艺与结构设计进行研究。根据微驱动器的驱动方式，分为压电驱动式、静电驱动式、电磁驱动式以及热气动驱动式等。基于逆压电效应的压电致动微驱动器不仅具有以微升为单位驱动液体的能力，而且具有结构简单、驱动力大与电磁干扰弱的优点，压电致动微驱动器适合与微流控系统其它部件实现集成化。一些学者为了减小微驱动器的体积，开始研究微驱动器的加工工艺，分为硅加工技术、玻璃和石英加工以及高分子聚合物加工工艺。尽管以硅和高分子聚合物构成的微驱动器的体积比金属加工的微驱动器的体积小，但液冷系统仍需要配置管路，且难与微流控系统其它部件实现集成化，未解决微驱动器控制能力弱与集成度低的问题。中国发明专利申请200810069378.1提出一种具有主动精确控制能力的微驱动器，能达到极低的流量和极高的控制精度，但并未讨论微驱动器的加工工艺和集成方法。

到目前为止，各国学者在微驱动器如何与微流控其它部件实现集成的方面上未提出一个有效的方案，微驱动器在系统中仍存在控制能力弱与集成程度低的问题。因此，需要在微驱动器的结构与集成原理做出新的突破。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种低轨卫星微流控系统的压电致动微驱动器，降低其与微流控系统其它部件集成的难度，使得微驱动器直接作用于微流道，提高微驱动器的控制能力与系统的集成程度。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低轨卫星微流控系统的压电致动微驱动器，包括PCB泵体和压电单晶执行器，所述PCB泵体由PCB加工制得，所述压电单晶执行器包括压电陶瓷和铜基片，所述压电陶瓷粘接在所述铜基片上方；所述PCB泵体中间向下设置有沉孔，所述铜基片焊接在所述PCB泵体上，所述PCB泵体的沉孔与所述铜基片构成泵腔，所述PCB泵体具有进液口和出液口，所述进液口和出液口与所述泵腔连通，所述泵腔的下底面倾斜设置，所述进液口在竖直方向上的高度高于出液口。

进一步的，所述PCB泵体的上端固定安装有焊盘，所述铜基片与所述焊盘通过锡层焊接。

进一步的，所述压电单晶执行器为圆盘形。

进一步的，所述泵腔以及进液口、出液口均呈圆柱形，所述进液口和出液口分别设置在所述泵腔相对的两侧。

进一步的，所述压电单晶执行器的负极与系统电源电连接，所述压电陶瓷的表面通过铜导线与所述系统单元的正极电连接。

进一步的，所述压电单晶执行器的电压信号为正弦信号或余弦信号。