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根據表面聲波的微流控技術研究成果
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  2021-06-17 14:58:39, 修改于2021-06-17 15:44:12


自二十世紀六十年代至今,因為電子器件信息技術產業的迅速發展趨勢,根據表面聲波(surfaceacousticwave,SAW)的電子元器件如震蕩器、過濾器等的產品研發造成了普遍關心。由於優異的特性,表面聲波元器件迅速就提升了在信息內容行業的運用。做為一種沿基底表面散播的延展性聲波,其較大的特性是動能聚集於基底表面,能夠合理地完成對基底表面流體及流體中化學物質的推動、分離出來等控制。聲波與流體物質中間與眾不同的相互影響促進表面聲波與微流控技術極致融合,產生了根據表面聲波的微流控技術,過去20年中獲得了普遍的科學研究和迅速的發展趨勢,在生物化學剖析、病症檢驗、藥物篩選、微生物感測器等行業具備寬闊的應用前景。

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表面聲波的造成

1965年,White等利用壓電式基底激起造成了表面聲波,確立了表面聲波設備的研究基礎。常見的壓電式基底原材料有石英石、氮化鋁(AlN)、鈮酸鋰(LiNbO3)等。因為具備較高的機電工程耦合系數,鈮酸鋰被普遍用以表面聲波微流控元器件之中做為基底原材料。表面聲波存有著瑞利波(Rayleighwave)、烈希波(Lambwave)、漏裁切波(Leakyshearwave)、樂甫波(Lovewave)等多種多樣聲波方式,而在當今表聲面波技術性科學研究中運用最廣的是瑞利波方式,能夠根據選用叉指超聲波換能器在壓電式基底上立即鼓勵造成。叉指超聲波換能器由壓電式基底和堆積在表面的金屬材料叉指電極(interdigitaltransducers,IDTs)兩一部分構成。當叉指超聲波換能器上增加一定頻率的交流電流時,壓電式基底會在靜電場的功效下因正電荷管理中心的偏位而造成規律性的變形,以延展性波的方式在基底表面沿垂直平分電級的方位散播出來,產生表面聲波。表面聲波具備頻率越高、光波長越少、動能集中化層越薄的特性。叉指超聲波換能器除開平行面電級叉指超聲波換能器,也有弧型電級叉指超聲波換能器和歪斜電級叉指超聲波換能器。依據IDTs是不是成對應用,表面聲波又可產生表面行波和表面駐波比。

有關表面聲波的造成、散播及其與流體的相互影響等原理現有專業的具體描述參考文獻,在其中Thomas等以聲流體為主導線將聲表面波的有關理論基礎研究開展了詳盡整理,這裏不會再過多闡釋。

根據表面聲波的微流控技術的發展趨勢

1934年,King明確提出利用聲極化效應在微流體中開展顆粒控制的定義,可是仍未造成普遍的關心和高度重視。1998年,Zhu等明確提出利用聲波完成微流體的推動,並在鍍有活性氧化鋅壓電式塑料薄膜和氮化矽塑料薄膜的單晶矽片基底上,根據環狀鋁電級鍵入工作電壓,取得成功激起了表面聲波並推動微流體造成了健身運動,被視作表面聲波微流體科學研究的逐漸。2004年,Strobl等利用表面聲波對液體完成了μm、納米分派。2005年,Alzuaga等利用表面聲波完成了對液體在x-y二維方位上健身運動的操縱。除開推動操縱液體,2005年,Wixforth等將表面聲波用以流體樣版的混和。2006年,Renaudin等提升微陣列混種雜交試驗中的蔓延極限,明確提出了根據表面聲波開展微流體混和的新技術應用。自此,緊緊圍繞表面聲波微流控技術的有關科學研究愈來愈多,比如表面聲波控制技術性、聲熱變換技術性、聲波做霧化、感測器無損檢測技術等。

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