项目名称: 微膜生化传感器在液态介质中的动态力学性能研究

项目编号: No.11272186

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 周慎杰

作者单位: 山东大学

项目金额: 75万元

中文摘要: 微构件尺寸效应、残余应力、介质、吸附物等都对微膜传感器的动力学性能有着重要的影响。在本项目中,针对谐振式微膜传感器中的动力学问题,考虑微膜的尺寸效应和液态生化介质的耦合作用,开展微膜传感器动态力学性能研究。在理论上,建立可描述微膜尺寸效应和残余应力影响的微膜动力学理论模型,揭示特征尺寸、残余应力对微膜动力学特性的影响规律,进而研究液体中微膜动力学特性,探讨微膜在液态介质中振动过程的能量耗散机理及阻尼特性;在数值方法上,建立描述尺寸效应和残余应力影响的微膜理论数值分析方法,并发展单膜片和阵列膜片微膜生化传感器的动力学特能数值模拟技术,模拟分析微膜生化传感器的动态检测性能。研究成果可为微膜生化传感器的优化设计、检测和控制提供依据

中文关键词: 微膜;尺寸效应;动力学;应变梯度;

英文摘要: The dynamic characteristics of micro biochemical sensors are well known to strongly depend on the size effect and residual stress of micro components, liquid media, attached mass and so on. In this project, we plan to study on dynamics of the microdiaphragm biochemical sensors, considering the size effect of mechanical behavior in microdiaphragm and the coupled action from liquid media. In theory, the dynamic theoris based on the strain grdient elasticity are fisrt developed for microdiaphragm by incorporating strain-dependent residual stress terms into the equations of motion, which are able to describe the influence from the size effect of mechanical behavors in microdiaphragm and residual stress. Then, the liquid-solid coupling dynamics models are developed for microdiaphragm in contact with visious liquid. The effects of microdiaphragm characteristic dimensions, residual stress, medium viscosity and attached mass will be analyzed in detail. The energy dissipation mechanism and damping characteristics during the vibrating process of micro diaphragm in liquid will be explored theoretically. In the numerical simulation, the smoothed finite element method is first proposed for the microdiaphragm dynamic theory including the effects of size effect and residual stress. Then, the smoothed finite element-based dynam

英文关键词: Micro-diaphragm;Size effects;Dynamics;Strain gradients;

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