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Design, fabrication and test of a valveless micropump

By Juliano Nunes Costa

Abstract

Hoje em dia, os microssistemas eletromecânicos (MEMS) constituem uma das áreas mais promissoras e de rápido crescimento entre as novas tecnologias. Uma área de destaque na utilização de MEMS é a microfluídica, onde diversos tipos de equipamentos miniaturizados são necessários. As microbombas têm um papel fundamental neste tipo de microdispositivos, devido a sua função de prover quantidades muito pequenas de fluidos de maneira segura e uniforme. O presente trabalho apresenta o processo de desenvolvimento de uma microbomba de diafragma oscilante sem válvulas e com atuação pneumática. Para se construir a microbomba sem válvulas, primeiramente foi feito um estudo sobre os elementos bocaljdifusor, que representam na microbomba o papel das válvulas. Com o objetivo de se analisar o comportamento da microbomba, foi feita uma simulação numérica utilizando-se a analogia por circuitos elétricos equivalentes, reconhecidamente um método simples e eficiente' de simulação de sistemas multidomínios, onde a grande maioria dos microdispositivos podem ser classificados. Por fim, foram projetados e montados protótipos da microbomba utilizahdo-se a tecnologia de microfabricação Litografia Profunda em polímeros flexográficos, onde se faz o uso de radiação ultravioleta. Tal opção se deve a que esta é uma tecnologia de baixo custo e de fácil utilização. Foi feito em seguida o levantamento de desempenho da microbomba, onde vários testes foram realizados para se conhecer a relação de pressão versus vazãoNowadays, Micro-Electromechanical systems (MEMS) constitute one of the most promising and fast expanding fields among the new technologies. Microfiuidic systems are a noteworthy sub-area of MEMS, demanding several types of microdevices to be developed. Micropumps have a fundamental role in thee systems, due to the need of supplying minimal amounts of fiuid in a guaranteed and uniform way. This work presents the process of development of. prototypes of aval veless micropump based upon reciprocating diaphragm and pneumatic actuation. To construct the valveless micropump, firstly it was made a study on the nozzlej diffuser elements, which represent in these micropumps the valve function. Aiming to analyse the behavior of the micropump, a numeric simulation was studied using electrical equivalent networks, known as a simple and eflicient method of simulation of multidomain systems, a classification most MEMS follow. Finally, it was designed and constructed prototypes of the micropumps using the Deep Lithography in fiexographics polymers micro-manufacture technology. This option is due to the low cost characteristic of this technology and also because it is very easy to learn how to produce the prototypes. ln the sequence, the nerformance of the micropump was studied through several experimental tests in order to know its pressure and fiow behavio

Topics: Microssistemas eletromecanicos, Circuitos eletricos, Litografia, Micropumps, Microelectromechanical systems (MEMS), Equivalent electrical networks, Micromanufacture, Deep lithography
Publisher: Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Engenharia Mecânica
Year: 2006
OAI identifier: oai:agregador.ibict.br.BDTD_UNICAMP:oai:unicamp.br:vtls000382726
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