论文部分内容阅读
介电润湿现象是由电场引导的位于介质层上极性液体表面张力发生可逆改变的一种物理现象。在最近几年的研究中，这种物理现象被应用在了诸如液体透镜、显示设备、光传输等诸多领域。而基于这种原理，人们提出了基于介电润湿的“数字式微流控芯片”的概念。所谓数字式微流控芯片，即微流控芯片驱动的不是连续相的流体，取而代之的是离散的液滴。介电润湿微流控技术正是利用电场的这种诱导作用，改变固体界面上极性液滴的亲疏水性，从而利用表面张力驱动微量液滴的一种手段。介电润湿微流控芯片和传统的微流控芯片相比，具有诸多的优势，包括更微量的试剂的消耗，更简单的芯片结构，可重复使用性，以及可以程序化、自动化操作等等。但是，介电润湿芯片的成功制备受到诸多因素的影响，其中诱导电场的电压与频率，芯片超疏水层，绝缘层的材料选择与加工工艺的都是是影响液滴最终驱动效果的重要的因素。
因此，本论文从以下几个方面展开论述：（1）深入阐述了介电润湿的相关基本理论，以及介电润湿微流控芯片的液滴动力学原理。（2）在此基础上，论文中论述了作为介电润湿芯片驱动系统的宽幅调压调频仪的开发。（3）通过在几种超疏水材料表面进行的相关介电润湿实验，深入探讨了超疏水材料和介电润湿现象之间的关系。（4）在实现介电润湿现象的基础上，我们利用微电子技术成功完成了以ITO导电玻璃以及覆铜板为基材的介电润湿微流控芯片的开发，实现体积在1μL～10μL的多种离散液滴的搬运、分离、混合等操作。（5）并进一步研发了相应的电脑控制系统，实现了对芯片的自动化控制。（6）我们还研发了目前国内外相关文献很少涉及到的基于单基板介电润湿芯片的几种离散液滴混合装置和相关原理，实现了在介电润湿微流控芯片应用领域的创新尝试。
综上所述，本课题研究实际上是跨越了电子学、微电子学、材料学、物理学、生物学、机械学等诸多学科的一项交叉学科研究。