Сплавы с памятью формы (FGL) подходят для реализации клапанов, например, для применения в лабораториях на кристалле или пневматически регулируемых автомобильных сиденьях. Клапаны для пневматически регулируемых автомобильных сидений уже производятся серийно, и благодаря своим размерам они расположены в зоне самых маленьких клапанов. С другой стороны, для применения в лаборатории на кристалле требуются микроклапаны, которые в настоящее время еще не имеются в продаже. Наконец, что не менее важно, исследователи видят необходимость использования микроклапанов в мобильных анализаторах для биоаналитики, анализа пищевых продуктов и медицинской диагностики in-vitro.
Микроклапаны, встроенные в микрофлюидальные системы
Д-р Кристоф Мегнин из Фрайбургского института микросистемных технологий (IMTEK) вместе со своими дополнительными партнерами Dipl.-Ing. Hinnerk Oßmer and Dipl.-Ing. Марсель Валидиг (Marcel Validig), оба из Karlsruhe KIT в Институте микроструктурных технологий (IMT), сумел разработать моностабильные и бистабильные микроклапаны с помощью своей новой компании SMActuator, которая может быть интегрирована в микрофлюидные системы.
Картинная галерея
Чтобы создать компактную конструкцию с максимально возможными текучими характеристиками для своих микроклапанов, исследователи используют структурированную фольгу из сплава с памятью формы (SMA) в качестве элемента привода для приведения в действие клапана. Чтобы уменьшить количество компонентов и добиться недорогого и быстрого производства, моностабильные микроклапаны выполнены с использованием модульной системы. Микроклапаны, открытые или закрытые в нерабочем состоянии, таким образом, могут быть быстро адаптированы к требуемому давлению и расходу.
Низкое энергопотребление
Но это только одно из преимуществ новых микроклапанов. Второе касается того факта, что клапаны могут быть оптимально интегрированы в соединительные пластины для жидкости и электричества - не в последнюю очередь из-за их низкой потребляемой мощности около 100 мВт при максимальном напряжении 5 В постоянного тока. В сочетании с датчиками потока или давления могут быть реализованы высокоинтегрированные жидкостные системы.
Принцип действия приводов SMA прост: в версии с нормальным открытием тонкая пленка SMA располагается над маленьким шариком. Когда привод приводится в действие, он запоминает свою ранее впечатленную форму и прижимает шарик к уплотняющей мембране в течение нескольких миллисекунд, который герметизирует камеру носителя относительно привода и одновременно закрывает седло клапана. Если подача питания прерывается, привод очень быстро охлаждается ниже определенной температуры перехода из-за его большого соотношения поверхности: объема и может легко деформироваться под действием внешней силы. В этом состоянии давление в системе может поднять шарик и позволить среде свободно течь через клапан.
В нормально закрытой версии спиральная пружина прижимает привод SMA вместе с шариком к уплотнительной мембране при обесточивании. Привод FGL преодолевает силу пружины под электрическим напряжением, в результате чего уплотнительная мембрана поднимается из седла клапана, и среда протекает через клапан.
Содержание статьи:
- Страница 1: Микроклапаны с памятью формы в технологии 3D печати
- Страница 2: Приводы спроектированы по системе CAD
Следующая страница