电控液体界面的润湿机理与实验研究

发布时间：2025-04-01 06:48

　　随着科学技术的迅速发展,对微液滴进行精确操控的微流控技术应运而生。基于电润湿原理的液体变焦透镜具有响应速度快、变焦范围广、能耗低、成像稳定等诸多优点,被广泛应用于手机摄像头、显微镜等微光学领域,并引起了国内外研究学者的密切关注。而相比于传统的光学成像系统,它不仅克服了结构尺寸大、响应速度慢以及光学累积误差和光学畸变误差等诸多问题,而且符合现代微型化、集成化以及智能化光学系统的要求。基于此,本文提出了一种基于电润湿原理的双液体变焦透镜,并从理论分析和实验测试两方面对电润湿液体变焦透镜的关键科学问题——液滴在介电层薄膜表面的电润湿作用机理进行了深入的研究,具体的内容包含以下几个方面:直流电场作用下的电控润湿机理研究:基于电润湿原理,构建了驱动电压、介电层厚度、环境温度、重力(液滴体积)等主要因素耦合的电润湿理论模型,根据能量最低原理和液滴体积不变,系统地建立了直流条件下的接触角与驱动电压、介电层厚度、环境温度、重力(液滴体积)等主要因素耦合的电润湿数理方程。电润湿效应的接触界面行为研究:结合正交实验设计对氯化钠液滴在派瑞林薄膜表面的电润湿行为进行了研究和分析,同时,将理论分析结果与实验测试结...

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1液体变焦透镜

二十世纪初,法国科学家Peseux和Berge[33]对Goman等[34]的设计进行了优化,首次将电润湿技术引入到微光学领域,并通过施加驱动电压来改变液体的曲面面型,进而达到调节液体透镜焦距的目的。2004年,荷兰Philps公司首次基于电润湿原理成功研制出一款新型的无机械活动....

图1-2 Varioptic公司的液体变焦透镜

直到2006年,法国Varioptic公司基于电润湿原理对Philps公司的产品进行了优化,设计出一款光轴具有自动调节功能的双液体变焦透镜[39],其结构和工作原理如图1-2所示。该液体透镜的厚度只有2mm,是传统固体透镜组合的5%,其响应时间仅为10ms,在常温条件下的液体透镜....

图1-3反射式电润湿显示系统

目前,电润湿显示技术正处于高速发展阶段,美国的亚马逊控股公司、德国的先进显示技术有限公司以及国内的华南师范大学等国内外众多科研机构都在为电润湿显示实现量产化而不断地进行技术攻关,而解决制程工艺中的难点问题——如何提高生产效率和降低成本是实现量产走向市场化的关键环节。相比于传统的电....

图1-4微流控芯片系统

基于电润湿原理的微流控驱动芯片具有如下几个优势:⑴微流控芯片不需要微泵、微管道和微阀等复杂的微机械结构,从而有效地避免了结构部件给液滴带来污染;⑵具有操作灵活、系统性能稳定;⑶在生物、医学及分析化学领域的芯片中,大大缩短了检测时间和减少试剂消耗量;⑷灵敏度高且能精确的定量控制。随....

本文编号：4039086