發(fā)布時(shí)間：2021-02-13 07:41

　　電介質(zhì)上的電潤(rùn)濕（Electrowetting On Dielectric,EWOD）是通過(guò)改變界面張力來(lái)控制微小液滴的最有效方法之一,在生物領(lǐng)域用芯片、光學(xué)應(yīng)用器件、顯示器件、芯片上實(shí)驗(yàn)室等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。電極和液滴之間的介電層在EWOD器件中起著至關(guān)重要的作用,其中高介電常數(shù)的介電薄膜能有效地抑制其表面導(dǎo)電液滴的電解,并使得在施加外加電場(chǎng)時(shí),介電層接觸角的變化范圍大大提高,且高介電常數(shù)對(duì)降低驅(qū)動(dòng)閾值電壓、提高器件可靠性至關(guān)重要。而介電層具有低表面能和低潤(rùn)濕性是保證薄膜表面微流體更方便流動(dòng)的另一關(guān)鍵因素。因此具有高介電常數(shù)和疏水表面的介電層是低壓電潤(rùn)濕器件的關(guān)鍵。本文中,在前期工作將PDMS和P（VDF-TrFE）兩種有機(jī)物共混制成單層介電潤(rùn)濕膜的背景下,為獲得更好的疏水性能,我們選擇自制納米粒徑的PS球摻入構(gòu)造微凸起結(jié)構(gòu)來(lái)提高復(fù)合薄膜的疏水性能,同時(shí)一定程度上改善復(fù)合薄膜的介電性能。進(jìn)一步地,為了優(yōu)化接觸角和介電性能,降低粗糙度,分為兩個(gè)方面進(jìn)行研究,一是探索PS小球制備方法,降低PS小球的粒徑和摻雜量,制成三種有機(jī)物共混的介電潤(rùn)濕膜;二是在PS球外負(fù)載Au納米顆粒,成功制備... 

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【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

電潤(rùn)濕顯示器件裝置圖

第一章緒論9圖1.3（a）兩個(gè)平行電極板之間的水滴轉(zhuǎn)移，（b）水滴在共面電極上滑動(dòng)、爬升和上行，（c）將浸泡在鹽水中的汞液滴轉(zhuǎn)移到陰極Figure1.3(a)Waterdroptransferbetweentwoparallelelectrodeplates,(b)waterdropletsslide,climbandascendoncoplanarelectrodes,(c)transferthedropofmercuryimmersedinbrinetothecathode.上述電極和電解質(zhì)的夾層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，產(chǎn)生很大的摩擦力，限制了液滴的移動(dòng)。為了解決這些問(wèn)題，U.Yi等人[46]研究了無(wú)蓋板共面電極的EWOD驅(qū)動(dòng),如圖1.3(b)。他們展示了較為全面的液滴操作技術(shù)，包括在這個(gè)共面電極上滑動(dòng)、爬升和上坡。在這種共面EWOD結(jié)構(gòu)中可以引入更多的傳感機(jī)制，從而提高其在各種應(yīng)用中的靈活性。J.Kim等人[47]研究了附著在傾斜襯底上的液滴的滑動(dòng)行為，如圖1.3(b)所示。對(duì)于足夠小的液滴體積(鍵數(shù)小于0.8)，由于EWOD的作用有限，驅(qū)動(dòng)液滴移動(dòng)是困難的，而對(duì)于足夠大的液滴(鍵數(shù)大于2.5)，重力占優(yōu)勢(shì)，液滴會(huì)自動(dòng)滑落。在0.8到2.5之間的鍵數(shù)區(qū)域，液滴在起始狀態(tài)下附著在傾斜的表面上，當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，液滴會(huì)向下滑動(dòng)。根據(jù)理論模擬，EWOD在襯底周圍引入了徑向靜電力，破壞了表面張力和摩擦力之間的平衡。因此，當(dāng)施加適當(dāng)?shù)碾妷簳r(shí)，液滴可以向下滑動(dòng)。A.K.Das等[48-51]研究了液滴在傾斜基片上的爬升，甚至在垂直基片上的上升，EWOD所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力可以克服重力，這種液滴操縱可以用于集成的微流控分析系統(tǒng)。J.Lee等[52]研究了微電子機(jī)械系統(tǒng)中的連續(xù)電潤(rùn)濕現(xiàn)象。由于汞液滴的不對(duì)稱極化，在鹽水電解質(zhì)中的汞液滴可以向陰極移動(dòng)(圖1.3c)，當(dāng)外加電壓僅為2.8V時(shí)，該系統(tǒng)中汞液滴的移動(dòng)速度可達(dá)40mms1。隨后，研究人員重點(diǎn)研究了一種無(wú)毒的液態(tài)金屬合金Galinstan。M.Dickey等人[53]利用

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文101.3.3可變焦透鏡可變焦透鏡的原理和電潤(rùn)濕器件相類似，施加在液滴兩端的電壓的變化可以控制液滴接觸角的大小，接觸角不同則液滴的曲率半徑就不一樣，從而通過(guò)焦距的改變實(shí)現(xiàn)不同成像要求。圖1.4是其結(jié)構(gòu)原理圖，整個(gè)密封裝置中有兩種液體，分別為油介質(zhì)（1）和導(dǎo)電鹽溶液（2），當(dāng)施加電壓后，液滴形狀發(fā)生改變，由A變?yōu)锽，從而達(dá)到改變焦距的效果。整個(gè)裝置就是利用液體潤(rùn)濕性隨電壓的微小變化而改變的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)變焦的作用。該裝置中要避免重力作用等對(duì)液滴的影響，兩種液體的密度也需保證盡量相近[57]。圖1.4可變焦透鏡裝置圖Figure1.4Varifocuslensdevicediagram1.3.4其他應(yīng)用領(lǐng)域根據(jù)電潤(rùn)濕原理，電潤(rùn)濕還可以應(yīng)用于可控液滴滲透性電調(diào)諧納米網(wǎng)[58]。在沒(méi)有電壓的情況下，電解質(zhì)在超疏水膜過(guò)濾器上形成Cassie-Baxter狀態(tài)，如圖1.5所示，在施加電壓時(shí)，納米網(wǎng)變成親水型，然后液體滲透過(guò)它，與親水收集器接觸被收集。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Preparation of pyramid-SiNWs binary structure with Ag nanoparticles-assisted chemical etching[J]. Zi-Long Zhang,Bo Wang,Yu Chen,Yun-Hui Tang,Xue-Mei Song,Qing-Liu Li,Hui Yan.  Rare Metals. 2019(04)
[2]鋁基碳化硅復(fù)合材料超疏水表面的蝕刻制備及性能表征[J]. 張瑞麟,郭鐘寧,江樹(shù)鎮(zhèn),吳明,羅紅平,王冠.  腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù). 2018(01)

碩士論文
[1]MgO基介電潤(rùn)濕復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 夏宇婷.浙江大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3032189