微管道内两相流数值算法及在电浸润液滴控制中的应用 被引量：10

1

作者 王飞 何枫 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期1005-1010,共6页

叙述了一种模拟电介质电润湿(electrowetting on dielectric,EWOD)下的微液滴的运动的数值方法.采用二阶投影法求解N_S方程和level set函数,并利用零level set函数俘获液滴运动界面,在液体与固体接触的边界上,通过引入动态接触角表征电... 叙述了一种模拟电介质电润湿(electrowetting on dielectric,EWOD)下的微液滴的运动的数值方法.采用二阶投影法求解N_S方程和level set函数,并利用零level set函数俘获液滴运动界面,在液体与固体接触的边界上,通过引入动态接触角表征电介质表面润湿性随电势的改变.数值计算基于MAC网格,模拟了2维微管道内与固体壁面接触的变润湿性的两种液体的分界面形状、平板上的微液滴在不同电势作用下处于不同湿润性的形态,以及微管道内改变接触角液滴的运动变形过程等算例. 展开更多

关键词 电浸润 接触角 LEVEL set函数 投影法

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基于介质上电润湿原理的微液滴驱动芯片 被引量：8

2

作者 吴建刚 岳瑞峰 +1 位作者 曾雪锋 刘理天 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期1341-1344,共4页

为了实现对微尺度下流体的精确操控,提出一种基于介质上电润湿(e lectrow etting-on-d ie lectric,EW OD)的新型微液滴驱动芯片。研究了介质上电润湿原理及“三明治”结构驱动机制,并利用流体软件(CFD-ACE+)数值模拟液滴在“三明治”结... 为了实现对微尺度下流体的精确操控,提出一种基于介质上电润湿(e lectrow etting-on-d ie lectric,EW OD)的新型微液滴驱动芯片。研究了介质上电润湿原理及“三明治”结构驱动机制,并利用流体软件(CFD-ACE+)数值模拟液滴在“三明治”结构中的驱动情况;分析了“三明治”结构液滴驱动芯片的工艺,并提出在重掺杂多晶硅电极阵列表面上热氧二氧化硅介质层来制备低驱动电压及高可靠性的新结构驱动芯片;在空气环境下,通过施加45V驱动电压成功实现了对去离子离散液滴的操作和控制。 展开更多

关键词 微流控芯片 介质上电润湿 表面张力 微机械

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基于介质上电润湿的液滴产生器的研究 被引量：3

3

作者 岳瑞峰 吴建刚 +2 位作者 曾雪锋 康明 刘理天 《电子器件》 CAS 2007年第1期41-45,共5页

根据介质上电润湿的基本原理,对用于数字微流控系统的“三明治”结构器件中影响液滴输运和产生的因素进行了理论分析,并研制出了一种新型液滴产生器原型:液体被夹在上下两个电极板之间;下极板采用硅作为衬底、LPCVD掺杂多晶硅微电极阵... 根据介质上电润湿的基本原理,对用于数字微流控系统的“三明治”结构器件中影响液滴输运和产生的因素进行了理论分析,并研制出了一种新型液滴产生器原型:液体被夹在上下两个电极板之间;下极板采用硅作为衬底、LPCVD掺杂多晶硅微电极阵列上热氧化生长的的SiO2薄膜作为介质层;上极板采用ITO透明导电玻璃板作为地电极;另外,在上下极板的表面都均匀旋转涂覆了一层30nm厚的Teflon薄膜为表面疏水层.实验结果表明,在空气气氛中,该器件在10Hz70V的脉冲电压下成功地实现了从蓄水池中对去离子水滴的分发. 展开更多

关键词 介质上电润湿 液滴的操纵与控制 数字微流控系统 芯片实验室

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基于改进等效电容模型的数字微流控液滴定位反馈系统 被引量：2

4

作者 罗智杰 范俊均 +3 位作者 陈统班 谢淑婷 刘双印 周国富 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第9期726-733,共8页

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控技术是近十年来出现的一种能够在平面上操控体积为微升、纳升级别液滴的新技术。为了满足对数字微流控中液滴精准驱动与控制的迫切需求,结合现有的液滴定位方法的研究,设计了改进的等效电容模型,该... 基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控技术是近十年来出现的一种能够在平面上操控体积为微升、纳升级别液滴的新技术。为了满足对数字微流控中液滴精准驱动与控制的迫切需求,结合现有的液滴定位方法的研究,设计了改进的等效电容模型,该模型方法在无输入参数下实现多液滴的定位。基于该液滴定位模型,提出了驱动参数的反馈优先级调整策略,最终实现了一套具备驱动、定位及反馈一体的数字微流控控制系统。实验结果表明提出的方案有利于提高微液滴的连续输运的成功率,在同样的芯片参数结构下,成功率提高了接近40%,对数字微流控系统进一步的应用研究具有一定指导意义。 展开更多

关键词 介电润湿(ewod) 数字微流控 等效电容模型 反馈优先级 精准驱动与控制

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基于EWOD的微流控透镜变焦特性分析 被引量：2

5

作者 万静 梁忠诚 +2 位作者 赵子敬 陈陶 赵赫 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期919-923,共5页

随着光学技术的蓬勃发展,传统的固体光学器件难以满足日益增加的微型化、集成化、可调化的现代光学技术发展的需要,新兴的微流控光学器件则为这一需要提供了可能。基于介质上电润湿(EWOD)的液体变焦透镜就是一种微流控光学器件。介绍了... 随着光学技术的蓬勃发展,传统的固体光学器件难以满足日益增加的微型化、集成化、可调化的现代光学技术发展的需要,新兴的微流控光学器件则为这一需要提供了可能。基于介质上电润湿(EWOD)的液体变焦透镜就是一种微流控光学器件。介绍了该种透镜的几个基本结构和变焦原理,着重推导计算了外加电压与液体透镜曲率半径、焦距的变化关系,分析了其变焦特性,提出了相应消像差方案。 展开更多

关键词 微流控光学 介质上电润湿(ewod) 液体透镜 变焦距 消像差

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液态透镜研究现状与发展分析 被引量：2

6

作者 顾海鹏 洪华杰 范纪红 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期1126-1138,共13页

当前的光电侦察领域设备不断地向轻、小型化发展,而传统变焦光学系统的体积与质量往往达不到微小型光电侦察平台的载荷要求,因此小型无人机等侦查平台只能搭载定焦镜头,制约了分辨率与侦查距离的提升,限制了侦查能力。液态透镜技术利用... 当前的光电侦察领域设备不断地向轻、小型化发展,而传统变焦光学系统的体积与质量往往达不到微小型光电侦察平台的载荷要求,因此小型无人机等侦查平台只能搭载定焦镜头,制约了分辨率与侦查距离的提升,限制了侦查能力。液态透镜技术利用单片透镜即可实现透镜焦距的调节,大大减小了光学系统的体积,且其变焦响应速度快、变焦范围大,由液态透镜组合的光学系统可以在固定的小体积内实现快速变焦,在军民领域都有广阔的应用前景。该文对前人的理论基础与研究方法进行了调研与综述,简述了液态透镜的5种基本原理,并分析了各自的特点,分别介绍了国内外液态透镜的研究现状,指出了不同液态透镜的优缺点及未来的发展与研究方向。 展开更多

关键词 液态透镜 液压驱动 电润湿效应 光学设计 弹性薄膜

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基于红外光强的数字微流控系统定位 被引量：1

7

作者 罗智杰 黄邦锐 +6 位作者 黄子涛 姚世鸿 王璐 龙浩岚 侯逸斌 范俊均 刘双印 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第4期304-311,共8页

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控(DMF)系统是一种能够实现多个独立的微液滴控制的新兴技术。该技术具有芯片结构简单、控制方法易于实现、样品消耗小和无流体运动死区等优点。为了满足DMF系统液滴精准驱动与控制的迫切需求,提出了... 基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控(DMF)系统是一种能够实现多个独立的微液滴控制的新兴技术。该技术具有芯片结构简单、控制方法易于实现、样品消耗小和无流体运动死区等优点。为了满足DMF系统液滴精准驱动与控制的迫切需求,提出了一种基于红外光强的DMF系统定位方法,该方法可以在驱动控制液滴的同时,实现无输入参数的液滴精准定位。进一步基于该定位方法,实现了DMF系统的反馈控制。最终实现了一套具备液滴驱动、定位和反馈功能的DMF控制系统。实验结果表明提出的方案有利于提高DMF系统应用的成功率和可靠性。在同样的芯片参数结构下,成功率提高了约38%。同时设计的控制系统可以为其他研究基于EWOD的DMF系统的研究团队提供一个可靠的自动化实验平台。 展开更多

关键词 介电润湿(ewod) 数字微流控(DMF)系统 红外光强 液滴定位 液滴驱动

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两路信号控制的液滴单向运输数字微流控芯片 被引量：1

8

作者 盛文洁 王续博 周嘉 《传感器与微系统》 CSCD 2019年第8期65-68,共4页

介质上的电润湿(EWOD)数字微流控芯片的设计中,随着电极数量的增加,需要更多的控制信号,引出导线的设计复杂程度将会显著增加。根据接触线理论,提出一种运输方向上非对称的电极设计,使液滴两侧的电极同时加电压时,施加在液滴两侧的电润... 介质上的电润湿(EWOD)数字微流控芯片的设计中,随着电极数量的增加,需要更多的控制信号,引出导线的设计复杂程度将会显著增加。根据接触线理论,提出一种运输方向上非对称的电极设计,使液滴两侧的电极同时加电压时,施加在液滴两侧的电润湿力不平衡,液滴向指定方向驱动。该新型器件只需两个信号即可实现液滴长距离、大规模的单向运输。通过COMSOL仿真软件对器件在电压作用下液滴受力和运动情况进行了表征,并制作及测试芯片对其功能进行了验证。仿真和测试结果表明:通过两个驱动信号的重复交替,能够在一维路径上稳定地实现单向运输。 展开更多

关键词 数字微流 微液滴单向输运 介质上的电润湿

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基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片

9

作者 王心怡 李美花 +1 位作者 闫卫平 唐祯安 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2014年第1期42-47,共6页

根据介电润湿(EWOD)原理,建立了电润湿力与驱动电压的关系,提出一种基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片设计方案。该芯片利用MEMS技术在铬版玻璃上分别制作出金属微电极阵列和聚酰亚胺介质膜,再使用聚四氟乙烯分散液进行疏水处理,... 根据介电润湿(EWOD)原理,建立了电润湿力与驱动电压的关系,提出一种基于聚酰亚胺介质的单平面微液滴驱动芯片设计方案。该芯片利用MEMS技术在铬版玻璃上分别制作出金属微电极阵列和聚酰亚胺介质膜,再使用聚四氟乙烯分散液进行疏水处理,通过在电极阵列和微液滴之间直接施加电压以实现微液滴的驱动。对单平面微液滴驱动芯片的液滴介电润湿效应进行了仿真分析,结果表明仅使用疏水层便可观察到明显的介电润湿现象,接触角测量值与理论值吻合较好。使用该驱动芯片成功实现了微液滴的稳定传输,传输速度达到3.31 mm/s左右,并在实验基础上分析了传输速度与驱动电压幅值和频率的关系。 展开更多

关键词 介电润湿(ewod) 数字微流控芯片 微液滴 聚酰亚胺(PI) 聚偏氟乙烯和三氟乙烯的二元共聚物

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基于介电润湿的数字微流控系统液滴精准生成与分裂

10

作者 罗智杰 许嘉志 +4 位作者 潘仲宇 黄爱清 何积源 曹亮 刘双印 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第9期818-826,共9页

基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控(DMF)系统能实现微升级别的多个液滴移动、分裂、合成等操作。针对目前基于EWOD的DMF系统液滴生成和分裂精度不高、效率低、难以精准控制的问题,在传统的电极设计基础上,设计了一种可以实现液滴精准... 基于介电润湿(EWOD)效应的数字微流控(DMF)系统能实现微升级别的多个液滴移动、分裂、合成等操作。针对目前基于EWOD的DMF系统液滴生成和分裂精度不高、效率低、难以精准控制的问题,在传统的电极设计基础上,设计了一种可以实现液滴精准生成和分裂的混合型驱动电极的EWOD芯片,并且研制了能与设计芯片匹配的驱动控制系统。最终实现了一套具备液滴生成、分裂、定位以及反馈功能的数字微流控方案。实验结果表明提出的方案能够提高液滴生成和分裂的成功率和可靠性。与传统的正方形驱动电极的EWOD芯片相比,该EWOD芯片液滴生成的误差率降低了约7%,单个液滴生成的时间缩短了约240 ms。同时研制的基于嵌入式系统和机器视觉的驱动控制系统可以为其他研究EWOD器件的相关团队提供一个可靠的一体化实验验证平台。 展开更多

关键词 介电润湿(ewod) 数字微流控(DMF)系统 液滴生成和分裂 嵌入式系统 机器视觉

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交流电润湿作用下液滴的振荡行为特性 被引量：4

11

作者 蒋冬冬 洪芳军 郑平 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期513-518,共6页

实验研究了不同交流电频率下共面电极电润湿芯片上液滴的振荡行为特性.结果表明,在某些特定的输入频率下液滴出现共振,共振模态称为Pn(n=2,4,…),且实验获得的共振频率值与线性理论预测值吻合良好.在共振模态Pn下,液滴振荡对称,表面呈现... 实验研究了不同交流电频率下共面电极电润湿芯片上液滴的振荡行为特性.结果表明,在某些特定的输入频率下液滴出现共振,共振模态称为Pn(n=2,4,…),且实验获得的共振频率值与线性理论预测值吻合良好.在共振模态Pn下,液滴振荡对称,表面呈现n/2个波峰.在相邻共振模态间存在某个临界频率,此时液滴振荡对称,但很微弱,且接触线宽度和液滴高度的振荡相位关系发生转变.小于此临界频率时,液滴接触线延展至最大时呈液瓣状,且液瓣的位置通过液滴的收缩和延展在水平面内周期性交替,液瓣数目随着相邻共振模态阶数n的升高而增加.大于此临界频率时,液滴振荡左右不对称,具体表现为液滴表面波的传动.预期这些液滴的非对称振荡会产生更为混乱的内部流动,从而增强微流控液滴混合器的混合效率. 展开更多

关键词 交流电润湿 液滴振荡 微流控 混合

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悬空零电极介电湿润芯片的设计 被引量：2

12

作者 许晓威 陈立国 +1 位作者 陈涛 孙立宁 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期138-145,共8页

针对目前单极板数字微流控芯片驱动液滴的效果多通过数值仿真方法验证而缺乏实验支持,本文提出将单极板结构中的零电极进行悬空设计,并通过实验对比分析了设计的悬空零电极单极板结构的芯片和传统双极板结构的芯片对液滴的驱动效果。首... 针对目前单极板数字微流控芯片驱动液滴的效果多通过数值仿真方法验证而缺乏实验支持,本文提出将单极板结构中的零电极进行悬空设计,并通过实验对比分析了设计的悬空零电极单极板结构的芯片和传统双极板结构的芯片对液滴的驱动效果。首先,基于介电湿润原理,推导出传统双极板结构中液滴所受到的介电驱动力以及每个阻力,接着,对文中设计的悬空零电极结构的单极板数字微流控芯片中液滴的受力情况进行分析。然后,对比分析两种结构的数字微流控芯片中液滴的受力情况。最后,对两种结构的数字微流控芯片驱动去离子水微液滴的效果进行试验验证。实验结果显示:驱动同等体积大小的微液滴时,本文设计制作的悬空零电极单极板芯片比双极板结构的芯片所需的电压更低,液滴的运动速度更快;当有效驱动电压达到44V时,液滴的速度可以达到15cm/s。得到的实验结果证明了在单极板悬空零电极结构的数字微流控芯片上液滴驱动速度更高,驱动电压更低。 展开更多

关键词 数字微流控芯片 介电湿润 单极板 液滴速度

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