使用热驱动的微阀包括热空气驱动微阀,双金属驱动微阀、形状记忆合金驱动微阀三种。虽然它们消耗功率多、反应时间长,但由于它们结构简单,且能提供较大的驱动力因而也十分受关注。 (1)热气 J.H.Kim等人利用 PDMS研制了一种常开型热气驱动的微阀,该微阀由玻璃片、铟锡氧化物 (ITO)加热器、PDMS 热气腔、 PDMS 振动膜和PDMS通道组成。在ITO加热器上施加电压,使加热器加热PDMS 热 气腔中的气体,由于气体膨胀,PDMS振动膜发生变形将阀关闭。将阀关闭所需的功率取决于膜的厚度和输入压力,与微阀通道的宽度无关。当膜厚为70μm 时,使薄膜形变达到40μm 所需的功率为25mW; 膜厚为 170μm时,所需功率为200mW,关闭和开启时间分别为20s和25s 。C.A.Rich等人研制了一种皱褶隔膜式热空气微阀,其结构如 图1.3-8所示。隔膜下的密封腔内装有挥发性液体,它的蒸发压可以通过电阻加热来提高,因而使隔膜发生偏移并将阀关闭。当入口压力为133.3kPa,功率为350mW时,阀关闭,维持关闭状态所需的功率为30mW。该阀泄漏速率可低达10-³mL/min。

(2)双金属 双金属驱动器的结构简单,能够产生很大的力,但是功耗大,对环境温度敏感。20世纪90年代,H.Jerman研制了由厚度分别为8μm 和5μm的硅膜和铝层组成的二金属驱动的微阀,如图1.3-9所示。当输入压为7~350kPa, 流速为0~0.15L/min时,该阀能很好地实现比例控制。 (3)形状记忆合金 形状记忆合金是一种智能材料,其特点是具有形状记忆效应。将形状记忆合金在高温下定型后,冷却到低温(或室温),并施加外力,使其存在残余变形,经过加热到临界温度之上,就可使存在的残余变形消失,并 恢复到高温下的形状。M.E.Piccini等人利 用直径为75μm 的镍钛金属线研制了一种硅树脂管状常闭型微阀,通过施加脉冲电压实 现对微阀的开关控制。当脉冲功率为213mW时,它的反应时间为2.5s,平均流速为28.4μL/min.该阀的爆破压力为68.9kPa,当压力为20.7kPa 时,流速约为33yL/min.米智楠等人利用形状记忆合金作为驱动元件,开发了一种微型气动开关阀。低温时,由于受气体压力作用,形状记忆合金弹簧被压缩,阀门关闭.通过对NiTi合金弹簧通电加热,使其屈服应力变大,从而产生较大的恢复力并克服气体压力,推动阀门开启。NiTi合金弹簧断电后,通过气流进行冷却,从而降低温度,其屈服应力变小,在气体压力的作用下关闭阀门。微型阀在气压为0.4MPa通电电流为5A 时,阀门的开启时间为0.8s,关闭时间为2 .6s。

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