【摘要】：近些年新興的數(shù)字微流控技術(shù)憑借其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)省試樣、易于集成、操控范圍廣等優(yōu)點(diǎn),在化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)及其他領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。本文通過(guò)理論分析、仿真優(yōu)化、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)數(shù)字微流控技術(shù)進(jìn)行了初步的探討。首先,分析了各種數(shù)字微流控系統(tǒng)操控方法的優(yōu)缺點(diǎn),確定了利用介電潤(rùn)濕效應(yīng)來(lái)進(jìn)行微液滴的驅(qū)動(dòng)。介紹了介電潤(rùn)濕原理并建立了介電潤(rùn)濕效應(yīng)的數(shù)學(xué)模型,仿真了介電潤(rùn)濕效應(yīng)效應(yīng)的過(guò)程,同時(shí)對(duì)利用介電潤(rùn)濕效應(yīng)實(shí)現(xiàn)微液滴驅(qū)動(dòng)的原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。其次,對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模,并利用COMSOL Multiphysics 4.4分別對(duì)數(shù)字微流控系統(tǒng)的靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了模擬,仿真了系統(tǒng)的電勢(shì)分布情況,分析了介質(zhì)層厚度等參數(shù)對(duì)數(shù)字微流控芯片的影響,驗(yàn)證了單極板結(jié)構(gòu)的數(shù)字微流控芯片比雙極板結(jié)構(gòu)的數(shù)字微流控芯片更容易實(shí)現(xiàn)微液滴的驅(qū)動(dòng),并在所確定的結(jié)構(gòu)和各參數(shù)的前提下模擬了微液滴的移動(dòng)過(guò)程,從而為芯片的優(yōu)化提供了可靠的指導(dǎo)。最后,根據(jù)仿真所確定的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)制作了數(shù)字微流控芯片,利用濕法刻蝕的工藝制作了ITO驅(qū)動(dòng)電極,利用射頻磁控濺射法淀積了Si O2介質(zhì)層,利用CH3(CF2)7(CH2)2Si(OC2H5)3制作了疏水層,并對(duì)芯片制作過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)及影響因素進(jìn)行了探討。根據(jù)系統(tǒng)的需求設(shè)計(jì)并焊接了數(shù)字微流控系統(tǒng)的控制電路,并對(duì)電路的功能進(jìn)行了驗(yàn)證。之后,搭建了數(shù)字微流控系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái),并在40V電壓下實(shí)現(xiàn)了微液滴的輸運(yùn),驗(yàn)證了仿真結(jié)果的正確性以及數(shù)字微流控系統(tǒng)的可行性,為數(shù)字微流控技術(shù)的進(jìn)一步深入研究奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

芯片的基本結(jié)構(gòu)

該芯片具有上下兩極板構(gòu)造相同的雙胞胎結(jié)構(gòu)[19]，，如圖 1-3 所示。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)于單極板結(jié)構(gòu)和雙極板結(jié)構(gòu)，雙胞胎結(jié)構(gòu)具有更強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)微液滴的能力，它能夠在更低的電壓下實(shí)現(xiàn)微液滴的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)然，這種方法由于精確對(duì)準(zhǔn)十分困難，使得加工過(guò)程中存在一定的難度。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN492

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 趙平安;周嘉;劉冉;;一種單平面電極陣列結(jié)構(gòu)的介質(zhì)上電潤(rùn)濕數(shù)字微流控器件[J];復(fù)旦學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2010年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 許曉威;基于介電濕潤(rùn)效應(yīng)的微液滴驅(qū)動(dòng)機(jī)理與操作方法研究[D];蘇州大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 朱夢(mèng)義;介電潤(rùn)濕驅(qū)動(dòng)的數(shù)字微流體仿真研究[D];吉林大學(xué);2007年

本文編號(hào)：2568879