开放体系下电介质上的电润湿的研究
本文选题:润湿 切入点:电介质上的电润湿(EWOD) 出处:《暨南大学》2011年硕士论文
【摘要】:近年来,由于微电子机械系统(MEMS)技术的高速发展,器件越来越微型化,微流动系统的研究越来越得到人们的重视,电润湿作为微流动系统中液滴的一种驱动方式,更是研究的热点。它的优点在于不需要利用传统的微流道,便可以控制微流体,制造比较简单,对微流体的控制精确,成本较低。 第一部分针对电润湿的基本物理现象进行了探讨,对润湿和电润湿的物理现象以及数学模型进行了描述,介绍了表面张力、Laplace方程、Young方程和Lippmann-Young方程,从热力学模型和电动力学模型分析了电润湿现象。并对电介质上的电润湿效应(EWOD)中液滴的启动问题进行了讨论,从宏观的液滴运动出发,建立了液滴在启动中各种力之间的关系,另外从微观角度分析了电润湿的运动问题。 第二部分设计了开放式电润湿的实验,设计了基于圆形,方形以及长条形的电极形貌,通过微加工的工艺制得了实验用的芯片,对电极的大小、间距以及电极相互之间的连接方式进行了控制;在不同的电压以及频率的作用下,观察液滴的运动情况,包括液滴的输运与合并;另外对液滴在交流电下的震荡以及电介质层被击穿的现象也进行了相应的实验。
[Abstract]:In recent years, due to the rapid development of microelectromechanical system (MEMS) technology, devices are becoming more and more miniaturized, and the research of micro-flow system has been paid more and more attention. Electrical wetting is a kind of driving method of droplet in micro-flow system.It is a hot spot of research.Its advantage is that it can control the microfluid without using the traditional microchannel. The fabrication is simple, the control of the microfluid is accurate and the cost is low.In the first part, the basic physical phenomena of electrical wetting are discussed, the physical phenomena and mathematical models of wetting and electrical wetting are described, and the surface tension Laplace equation and Lippmann-Young equation are introduced.The phenomenon of electrical wetting is analyzed from the thermodynamic model and the electrodynamic model.The starting problem of droplets in EWODs is discussed. From the macroscopic motion of droplets, the relationship between various forces in the starting process of droplets is established, and the motion of electric wetting is analyzed from the microscopic point of view.In the second part, the experiment of open electrical wetting is designed, and the electrode morphology based on circular, square and long strip is designed. The chip for experiment is fabricated by micromachining, and the size of the electrode is compared.The distance between the electrodes and the connection between the electrodes are controlled, and the motion of the droplets is observed under the action of different voltages and frequencies, including the transport and merging of the droplets.In addition, the oscillation of droplets under alternating current and the breakdown of dielectric layer are also tested.
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TH117.2
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,本文编号:1713368
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