摘要：双稳态结构是降低微流体器件功耗的有效手段,使膜片获得双稳态结构往往需要对材料进行热处理。文中提出了一种不需要进行材料热处理,通过将圆形膜嵌入半径相对较小的圆形槽从而使膜片达到双稳态效果的方法。基于聚丙烯材料,对设计和制作的双稳态结构的初始挠度、开关压强及密封能力进行了有限元分析。结果显示,当槽半径为19.75 mm,膜片半径较槽半径大100μm时,膜片能够在其中心半径为0.5 mm的区域密封600 kPa以上的入口压力,而膜片的开关压强约为5.2 kPa。通过实验测量了膜片中心变形随压强的变化及实际开关压强的大小,实验结果与仿真结果吻合较好。最后就结构制造精度对初始挠度、开关压强及密封压强的影响进行了分析。

关键词：微流体器件 双稳态膜片 有限元分析 

单位：清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术及仪器国家重点实验室 北京100084