Sensor de microfluxo biomimético de cílios e seu método de fabricação

LI Junzhong ,  

LIAO Xiaobo ,  

XU Shilin ,  

ZHUANG Jian ,  

CAI Yong ,  

摘要

Diante da dificuldade na medição de fluxo microfluídico e da baixa precisão, este artigo projetou um sensor de microfluxo biomimético com estrutura de viga em balanço baseado no princípio piezoresistivo. Primeiro, foram analisadas comparativamente as vantagens e desvantagens dos sensores microfluídicos existentes do tipo fio quente, piezoelétrico e piezoresistivo. Com base na relação linear entre deformação e resistência nos sensores piezoresistivos, escolheu-se o princípio da deformação piezoresistiva para projetar o sensor de microfluxo; em seguida, por meio de análise numérica de elementos finitos, foram determinados os parâmetros ideais da matriz biomimética de cílios, incluindo escala, diâmetro, altura e comprimento da viga em balanço; depois, a matriz de cílios biomiméticos foi preparada pelo método de eletrodeposição confinada por menisco (Meniscus Confined Electrodeposition, MCED) e o sensor fabricado; por fim, foi validado por meio de um dispositivo experimental projetado autonomamente que o sensor podia detectar sensivelmente e medir com precisão microfluxos superiores a 0,4 m/s, com um erro não linear na medição da velocidade do fluido de 2,84%. Este sensor de fluxo piezoresistivo biomimético possui amplas perspectivas de aplicação no campo da medição de microfluxos.

关键词

eletrodeposição confinada por gota; sensor de microfluxo biomimético de cílios; análise e simulação por elementos finitos

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