项目名称: 基于压电效应和液晶引流效应微流体组合驱动控制机理研究

项目编号: No.51505128

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 关炎芳

作者单位: 河南工业大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 针对现有微流体系统中存在的驱动力小的缺点,提出基于压电效应和液晶引流效应微流体组合驱动与控制技术。研究微尺度组合驱动模式下压电效应、液晶引流效应驱动机理,重点探讨电场、应力场和液晶场间的耦合作用。以压电耦合理论为基础,推导单层圆形非对称压电驱动器相对于中性面应力、应变表达式,基于能量变分原理,建立微尺度下压电驱动器控制方程;以液晶Leslie-Ericksen理论为基础,考虑液晶引流和压电效应双电场、流固耦合界面作用力的影响,确定电场矢量、液晶体积张量、外力矢量,建立液晶角运动、运动方程;最终确定组合驱动多场耦合数值分析动力学方程组。制定组合驱动Micro-PIV实验方案,分析驱动参量、几何参量、物性参量等外界因素对驱动性能的影响,建立基于复杂多因素组合驱动性能定量预测模型,为有效解决微流体驱动性能预测难题和研制出新型微驱动器提供理论和技术支撑,拓宽其在生物医疗、航空航天等方面的应用前景。

中文关键词: 液晶引流效应;组合驱动;微流体驱动;微粒子图像测速

英文摘要: For the shortcoming of small driving force in the existing micro-fluidics drive and control technology. A new micro-fluid driving model based on the piezoelectric effect and liquid crystal backflow effect has been brought forward. The primary tasks of the project are piezoelectric effect and liquid crystal backflow effect mechanism research, the coupling effect research between mechanic, electric and liquid crystal field. According to piezoelectric coupling theory the stress and strain equation of circular, dissymmetrical, monolayer piezoelectric drivers with the neuter face will be established. The control equation of the piezoelectric drivers will be set up according to energy variation principle with piezoelectric coupling theory. According to liquid crystal L-E theory the electric vector, liquid crystal volume tensor, force vector will be established and the liquid crystal backflow effect angular motion and motion equation will be built with the double electric fields, the fluid-solid section force. Finally the dynamics equations of multi-field coupling with the combined driven. Through Micro-PIV experimentation the complicated multi-factorial prediction model will be founded in view of the driving parameters, geometry parameters and physics parameters, and so on. The purpose of this project will lay a theoretical and technical foundation to solve the performance forecast difficult of hybrid driven and development of novel micro actuator actuating properties. In addition to this driving manners will have good application prospect in biological, iatrical, aeronautical and space aspects.

英文关键词: liquid crystalline backflow effect;hybrid driven;microfluidic driven ;Micro-PIV

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