基于压电驱动的微点胶方案

近年以压电陶瓷驱动的非接触式微点胶方式渐渐发展起来，目前较多应用于微量试剂分配领域,这种驱动方式可以点出pL级别的小体积液滴。基于压电陶瓷逆压电效应，压电陶瓷在电压脉冲的作用下，产生收缩扩张运动，驱动与其连接的活塞（图1a）、粘接一体的毛细管（图1b）、金属薄膜（图1c）等产生位移或形变，使管路或腔体体积变小，液体从喷嘴喷出。

压电驱动三种典型结构及基本原理如下图示，通过改变驱动电压的幅值、频率、喷嘴直径、液体粘度、表面张力等可实现不同体积液滴的分配。

图1 基于压电原理的微点胶原理图

微点胶方案

通过对压电原理的三种典型结构分析，有如下图所示的压电叠堆驱动、压电陶瓷管驱动、压电陶瓷片驱动的三种微点胶方案。

A、采用压电叠堆驱动的微点胶方案

压电叠堆与活塞构成微点胶系统的执行装置，给压电叠堆通电，在一个驱动信号的高电平作用下压电叠堆快速伸长，推动活塞向下移动压缩空气，迫使胶体从末端喷嘴流出；当低电平作用在压电叠堆上时，压电叠堆又快速恢复到原位，带动活塞往上移动，与此同时挤出的胶体从喷嘴脱离下来，实现胶体挤出。

a）压电叠堆驱动方案

活塞式微点胶方案可以采用芯明天PZT压电陶瓷叠堆作为驱动，标准可选尺寸包括5×5×20mm、5×5×36mm、7×7×36mm，可针对不同的阀体尺寸、驱动频率、工作电压等选择不同型号尺寸的压电陶瓷。

几种典型型号技术参数如下图所示。

B、采用压电陶瓷管驱动的微点胶方案

压电陶瓷管与毛细管通过胶水紧密粘接在一起作为微点胶系统的执行装置，给压电陶瓷管通电，在高电平作用下，压电陶瓷管发生快速形变挤压毛细管，胶体从喷嘴流出；当低电平作用在压电陶瓷管上时，压电陶瓷管带动毛细管快速恢复原状，在喷嘴外的胶滴收缩，从喷嘴脱落下来，实现胶滴挤出。

b）压电陶瓷管驱动方案

毛细管微点胶方案可以采用芯明天管型PZT压电陶瓷作为驱动，尺寸可定制。

C、采用压电陶瓷片驱动的微点胶方案

压电陶瓷片与金属薄膜粘接为一体作为微点胶系统的执行装置，给压电陶瓷片通电，在一个驱动信号的高电平作用下，压电陶瓷片快速发生形变带动金属薄膜发生向下弯曲的形变，使腔体体积变小，迫使胶体从喷嘴挤出，当低电平作用在压电片上时，压电陶瓷片带动金属薄膜快速恢复原状，胶体向内收缩，从喷嘴脱落，实现胶滴的挤出。

c）压电陶瓷片驱动方案

压电陶瓷片微点胶方案可以采用芯明天方形/环形PZT压电陶瓷片、环形压电弯曲片作为驱动，有多种标准尺寸可选，且可定制。

1）PZT压电弯曲片

技术参数如下图所示。

2）多层PZT压电陶瓷片（方形）

技术参数如下图所示。

3）多层PZT压电陶瓷片（环形）

技术参数如下图所示。

4）单层PZT压电陶瓷（可定制）

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