SAW-based fluid atomization using mass-producible chip devices.
SAW-based fluid atomization using mass-producible chip devices.
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使用可量产芯片器件的基于 SAW 的流体雾化
DOI：
10.1039/c5lc00756a
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发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
6.1
通讯作者：
H. Schmidt
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Winkler;S.M. Harazim;S.B. Menzel;H. Schmidt
基于表面声波（SAW）的流体雾化器非常适合在没有任何移动部件或喷嘴的情况下产生微米尺寸的液滴。在生物医学、气溶胶或薄膜技术等领域都有广泛的应用，包括医用吸入器或用于先进表面处理的颗粒沉积。这样的雾化器还显示出芯片上集成的巨大潜力，并且可以导致手持式甚至一次性装置的经济生产，其具有单一功能或集成在更复杂的上级系统中。然而，这种潜力在过去受到流体供应机制的限制，这些机制不足以进行大规模生产、准确性和可靠性。在这项工作中，我们简要地讨论了现有的流体供应方法，并展示了一种简单的新方法，适用于可靠和具有成本效益的大规模制造SAW雾化器芯片。我们的方法是基于一种新的一层/双曝光光刻法产生的SU-8微通道的声束的边界处的流体供应。使用这种技术，我们展示了精确和稳定的流体雾化与几乎理想的气溶胶羽流的几何形状从一个动态稳定的薄流体膜。此外，我们证明了原位改变液滴尺寸分布的可能性，通过控制芯片的有源区中可用的流体的量。
Surface acoustic wave (SAW)-based fluid atomizers are ideally suited to generate micrometer-sized droplets without any moving parts or nozzles. Versatile application fields can be found for instance in biomedical, aerosol or thin film technology, including medical inhalators or particle deposition for advanced surface treatment. Such atomizers also show great potential for on-chip integration and can lead to economic production of hand-held and even disposable devices, with either a single functionality or integrated in more complex superior systems. However, this potential was limited in the past by fluid supply mechanisms inadequate for mass production, accuracy and reliability. In this work, we briefly discuss existing fluid supply methods and demonstrate a straightforward new approach suited for reliable and cost-effective mass-scale manufacturing of SAW atomizer chips. Our approach is based on a fluid supply at the boundary of the acoustic beam via SU-8 microchannels produced by a novel one-layer/double-exposure photolithography method. Using this technique, we demonstrate precise and stable fluid atomization with almost ideal aerosol plume geometry from a dynamically stabilized thin fluid film. Additionally, we demonstrate the possibility of in situ altering the droplet size distribution by controlling the amount of fluid available in the active region of the chip.
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