由薄膜换能器与全系统共振模式驱动的体声波流体器件
流体动力学
2021-07-30 v1
摘要
在声流体学中，用于流体和微粒操控的声共振模式传统上由体压电换能器激发。在这项工作中，我们通过三维（3D）数值模拟证明，占比小于器件 0.1% 的集成压电薄膜换能器同样能良好工作。模拟采用经过充分测试且经实验验证的数值模型。我们的概念验证示例是一个填充水的直通道，嵌入在毫米级玻璃芯片中，并带有由 (Al,Sc)N 制成的 1 微米厚薄膜换能器。我们计算了声能、声流和辐射力，并表明其与由体 PZT 换能器驱动的常规硅-玻璃器件相当。薄膜换能器在体声波流体器件中产生所需声流体效应的能力依赖于三个物理方面：薄膜换能器在正交外加电场下的面内膨胀、器件的声学全系统共振，以及构成器件体部分的弹性固体的高 Q 因子。因此，薄膜器件对薄膜换能器的 Q 因子和共振特性出奇地不敏感。
引用
@article{arxiv.2102.01039,
title = {Bulk acoustofluidic devices driven by thin-film transducers and whole-system resonance modes},
author = {André G. Steckel and Henrik Bruus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.01039},
year = {2021}
}
备注
12 pages, 8 pdf figures, compiles using JASAnew.cls