论文摘要
随着电子产品的日益微型化,由于尺寸效应,重力将不再起主导作用,在微尺度下存在微对象释放难的问题。因此,很有必要研究一种可以实现微对象的无损拾取、转移与可靠释放的微操作方法。本文提出了一种基于毛细力的微操作方法,主要通过高精密注射泵注射微量液滴,使操作工具与微对象之间形成液桥,从而产生液桥力实现微对象的无损拾取,通过双液桥的方法实现微对象的可靠释放。首先,研究了毛细力的机理,提出了一种用于实现微对象拾取、转移与释放的毛细力微操作方法,主要进行了微量液滴获取方式的选择及微对象释放方法的研究,并对微操作过程进行详细划分;介绍了一种双迭代算法,建立了液桥形态的简化模型,对微操作过程中液桥的弯月面形态进行了分析;根据物理方法对微对象进行受力分析,推导出了液桥力的计算公式,并研究了液桥力随着接触角与液桥高度的变化情况;分析了微操作的拾取过程与释放过程的原理,即研究毛细力微操作过程中所需要满足的力学条件。其次,搭建了基于毛细力的微操作系统,设计微操作系统整体方案,并完成微操作系统三维模型的建立,其中主要包括液滴注射模块、位移平台模块及视觉模块等三大模块的建立。此外,为了提高微操作过程的效率及定位精度,避免因操作不熟练而导致的实验失败或者操作精度降低,在Automation Base控制软件中利用lua语言编写微对象拾取、转移与释放的快速定位控制程序。最后,基于已搭建好的毛细力微操作系统实验台进行了相关实验,首先,调节并优化激光打标机的参数,完成了基底与微对象的制备,并利用MAT LAB的交互式命令进行液滴体积量与固体表面液滴接触角的计算,研究了不同的基底材料对液滴量的影响,分别完成了500μm?500μm与700μm?700μm微芯片的拾取、转移与释放操作,通过多次实验计算微操作的成功率,同时,通过理论计算验证了该微操作方法的可行性。此外,也进行了多种形状(三角形、五边形、六边形)微对象的拾取、转移与释放操作,进一步验证了该微操作方法可实现柔性拾取,并且适用于多种形状微对象的操作。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 赵梦凡
导师: 葛正浩,常博
关键词: 微操作,拾取,释放,毛细力,激光加工
来源: 陕西科技大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 力学,金属学及金属工艺
单位: 陕西科技大学
基金: 国家自然科学基金资助项目(61703255)
分类号: TG95;O363.2
总页数: 81
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