超声悬浮传送平台驱动机理及原型设计

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51605250
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0505.机械摩擦学与表面技术
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2019-12-31

项目摘要

In order to satisfy the requirements of tidy, low power and high stability to presice components in field of biological engineering, medical equipment, semiconductor and so on. A new NFAL transport prototype without horn was proposed. The mechanism of levitation and transport with mixed wave driving was revealed by the analysis of wave form and squeeze film characteristics in ultrasonic exciting environment; Also, the electric, solid and acoustic coupled FEM model was established to investigate the transport platform modal shapes and sound pressure distribution in near field, based on which, a squeeze film theoretical model for free levitation was established, in order to estimate the bearing capacity and stability; Then, The prototype and experiment was designed to verify the driving mechanism and transport feasibility. The offset and phase of exciting voltage can achieve the stable travelling and standing waves driving in either orthogonal direction. The levitation and driving capacity of NFAL transport platform without horns can be verified in this experiment and further to achieve the goal of parameters optimization. This project is expected to make progress in following areas, including the levitation and driving mechanisms, the electric, solid and acoustic coupled filed simulation, free levitation squeeze film model considering of exciting modal shapes, stability mechanism affected by offset voltage and wave number, self compensation driving system in resonance and so on. These achievements can partly solved the problem of accuracy maintaining and pollution control in transport and temporary storage for precise components and provide it technical support and prototype design.
为了满足生物工程、医疗器械、半导体行业对精密元件纯净度和高稳定性生产运输环境的要求,提出了一种新型无变幅装置超声悬浮传送机构,通过对驱动过程混合波形的模拟及超声挤压膜特性的研究,揭示超声传送平台承载及输送机理;建立电-固-流耦合有限元模型,研究传送平台固有特性及近场声压分布,在此基础上,建立基于模态振型的自由态悬浮超声挤压膜模型,计算超声传送平台承载能力及悬浮精度;搭建超声悬浮传送机构机理及可行性验证实验平台,通过偏置电压激励及压电元件相位控制实现正交方向行波和驻波的稳定驱动,验证无变幅超声悬浮传送平台的承载及驱动能力以及实现参数的优化配置。项目预期取得挤压膜悬浮-驱动机理分析,电-固-流耦合声场模拟,振型相关自由态悬浮模型,偏置电压及波长对稳定性影响机制、超声谐振及自补偿驱动系统搭建等方面的突破,为解决现代制造领域精密元件运输、暂存过程精度保持及污染物控制等问题提供技术支持及原型设计。

结项摘要

为了满足现代制造业对塑化成型半导体元件在清洁度、低能耗及集成化制造输送方面的需求,非接触式超声载运平台逐渐进入精密制造领域。项目利用非平行超声挤压膜所形成的区域密度梯度特性,提出了一种基于逆动压效应的新型高承载超声悬浮传送机构,实现了精密元件的稳定悬浮传送。项目从声悬浮驱动波形特点和非平行挤压膜流体动力理论入手,揭示了逆动压效应的产生机理;利用电-固-流耦合有限元模型,计算了传送平台固有特性及近场声压分布,耦合模态振型获得自了由态悬浮非平行挤压膜控制方程,计算了传送平台承载能力及悬浮精度;利用谐振点追踪闭环控制方法搭建可行性测试平台,验证了系统逆动压输送能力及实现参数的优化配置。研究成果有助于提高声悬浮平台承载能力及控制精度,突破了现有声悬浮系统在功效比及悬浮稳定性方面的技术瓶颈,实现了精密半导体元件输送过程系统整合,为解决现代制造领域精密元件运输、暂存过程精度保持及污染物控制问题提供了参考。项目在完成任务书要求的同时,积极寻求拓展,不仅在宏观超声领域实现了诸如超声悬浮、超声传送、超声挤压轴承等方面实现了突破,并逐渐进入到围观研究领域,在声镊技术、微观粒子束缚及组装、超声3D打印方面也取得了可观的技术成果。通过和英国布里斯托大学、布鲁内尔大学,以色列理工学院、东京理科大学等国际顶尖超声机构的联合研究,提高了团队的国际影响力,并将团队超声悬浮方面的理论和技术水平推向了新的高度。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
Tangential motion mechanism and reverse hydrodynamic effects of acoustic platform with nonparallel squeeze film
非平行挤压膜声学平台切向运动机理及逆水动力效应
  • DOI:
    10.1177/1350650118774426
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers - Part J: Journal of Engineering Tribology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wei Bin;Ran Shaham;Izhak Bucher;Jianbin Luo
  • 通讯作者:
    Jianbin Luo
Acoustic radiation simulation and pre-stress effect on compact acoustic levitation platform
紧凑型声悬浮平台的声辐射模拟及预应力效应
  • DOI:
    10.1142/s0217984919500805
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Modern Physics Letters B
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Wei Bin;He Yongyong;Wang Wei
  • 通讯作者:
    Wang Wei
Simulation and experiment of viscous torque for disengaged wet clutches of tracked vehicle
履带车辆湿式离合器分离粘滞扭矩仿真与实验
  • DOI:
    10.1177/1350650118788143
  • 发表时间:
    2019-04-01
  • 期刊:
    PROCEEDINGS OF THE INSTITUTION OF MECHANICAL ENGINEERS PART J-JOURNAL OF ENGINEERING TRIBOLOGY
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Bin, Wei;He yongyong;Luo jianbin
  • 通讯作者:
    Luo jianbin
Inertial effect on gas squeeze film for large radius disc excited by standing waves with complex modal shapes
复杂模态驻波激励大半径圆盘气体挤压膜的惯性效应
  • DOI:
    10.1142/s0217979219502825
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
    International Journal of Modern Physics B
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Qiang Fan Yi;Miyatake M;Kawada S;Wei Bin;Yoshimoto S
  • 通讯作者:
    Yoshimoto S
The Gas Squeeze Film Characteristics of Acoustic Levitation with Various Exciting Disc Shapes Based on Modified Reynolds Equation
基于修正雷诺方程的不同激励盘形状声悬浮气体挤压膜特性
  • DOI:
    10.1080/10402004.2020.1717701
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Tribology Transactions
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Bin Wei;Masaaki Miyatake;S Kawada;S Yoshimoto
  • 通讯作者:
    S Yoshimoto

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其他文献

一种新型共轭Schiff 碱聚合物的合成与表征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    魏彬
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    肖利萍;刘喆;魏彬
  • 通讯作者:
    魏彬
挤压膜悬浮导轨的悬浮特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    润滑与密封
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    魏彬;马希直
  • 通讯作者:
    马希直
激光熔覆Ni/Ti-Al_2O_3涂层性能研究
  • DOI:
    10.14128/j.cnki.al.20173703.309
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    应用激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李帅;董丰波;刁磊;陈永香;申倜;梁本运;魏彬;李崇桂
  • 通讯作者:
    李崇桂
皮肤光老化SD大鼠模型的构建及评价标准的探讨
  • DOI:
    10.13406/j.cnki.cyxb.000874
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    重庆医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹迪;陈瑾;黄琨;方圣;魏彬;陈爱军
  • 通讯作者:
    陈爱军

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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