一、介质上电润湿现象的研究（论文文献综述）
吕品[1]（2021）在《固液界面浸润性调控及其液体定向传输应用研究》文中研究说明自然生物独特的表面浸润性为人造超润湿性仿生表面的制备提供了新思路。近年来,研究者从生物表面浸润性机理出发,逐步揭示出了固液界面浸润性的影响因素,结合现代微纳制备工艺,成功开发了多种仿生超浸润性表面,并初步探索了其在各个领域的潜在应用。基于此,可实现界面液体定向传输的超润湿性表面在水雾收集,油水分离,微流控,电能采集,增强传热和传感器等方面都展示出了独特的优势。然而,在各种不同的界面液体动态操控形式中,对固液界面的动态相互作用机理的认识还不够深入。由此引发的,涉及界面上液体定向传输中的液滴极限驱动效率,浸润性调控新策略,界面液体定向传输新应用等诸多问题仍然有待进一步解决。针对上述问题,本文根据影响固液界面浸润性的三个因素—外场介入,表面能改性和微纳结构,利用相应的浸润性调控方法,分别制备了三种能实现液体定向传输的功能表面,重点研究了不同方式中的流体定向传输机理和界面上流体操控规律,实现了基于介电润湿调控的极限效率液滴驱动,提出了利用织物表面能改性,通过机械拉伸调控浸润性的新策略,探索了基于微结构浸润性调控的自吸式界面太阳能蒸发器的新应用。主要研究成果归纳如下:（1）通过介电润湿浸润性调控,制备了一种利用电场驱动的液滴定向传输器件。单极板数字微流控芯片是一类开放式的液滴操控芯片,具有进样取样方便和表面污染易于清理等诸多优点,但却存在驱动效率较低、液滴操控不够稳定等问题。本文基于介电润湿动态行为的研究与分析,通过构建数学模型,实现对液滴驱动性能的定量评估。在理论上,计算出相邻电极上外界电压施加的最佳时间间隔,最大限度的提升了液滴驱动效率。实验上,通过搭建液滴驱动的系统平台,实现了液滴在不同路径上的连续定向传输和液滴的载物传输,展示了极好的液滴连续定向操控稳定性。本工作为提升单极板数字微流控芯片上液滴驱动效率提供了新方法,对提升液滴的驱动效率和操控稳定性具有重要意义。（2）利用织物表面能改性,通过机械拉伸进行浸润性调控,制备了一种可调谐的油水分离膜。针对当前油水分离速度无法动态调谐、油水分离膜堵塞失效等实际问题,本文提出对可拉伸织物进行表面能改性,制备出了具有不同超浸润性的可拉伸油水分离膜,实现轻油（ρ水>ρ油）和水与重油（ρ水<ρ油）和水的分离。在此基础上,细致研究了织物衬底拉伸对浸润性和液体定向穿透的影响规律。在油水分离应用中,通过织物拉伸改变分离膜表面结构周期和孔径尺寸,不仅实现了油水分离速度的调谐,还实现了固体杂质堵塞物的自疏通性能,这对油水分离效率的提升和实际工程应用意义重大。（3）通过微结构进行浸润性调控,制备了一种具有水定向自输运功能的结构化表面太阳能蒸发器。基于多孔材料的界面太阳能蒸发器面临受热面积小、水供给不足和积盐堵塞等问题,难以实现工程应用。本文基于微结构浸润性调控,制备了一种结构化流体定向传输表面,用于太阳能蒸发器的研制。通过3D打印和软光刻技术构建了具有各向异性的倒金字塔形PDMS微凹槽阵列（离散的各向异性）的表面,并通过在PDMS材料中掺杂石墨烯粉赋予其优异的光热性能。利用这种方法制备的太阳能蒸发器,不仅实现了自吸式的水定向传输,保证了充足的水供给,还可以实现高效的光热转化。基于结构化表面的太阳能蒸发器展现了优异的海水脱盐净化效果和酸性污水净化能力。该方法对界面太阳能蒸发技术的大规模应用具有重要的推动作用。
赵泽鹏[2]（2021）在《聚四氟乙烯微纳米薄膜旋涂制备及润湿性能研究》文中研究表明伴随着薄膜技术的飞速发展,现代生活中对于表面薄膜的要求也在提高,而微纳器件的迅速兴起与高速发展,微纳薄膜也在向功能化表面转变。聚四氟乙烯（PTFE）作为一种常见的聚合物材料,因为其具有良好的化学稳定性和机械稳定而被应用于各种功能性薄膜表面。但是目前的PTFE以薄膜或复合薄膜的形式存在,缺乏对于PTFE粒子薄膜的研究,本文以PTFE粒子薄膜为出发点,通过旋涂的方式获得了PTFE粒子薄膜,对其润湿和电润湿性能进行表征,同时研究了PTFE粒子微结构对于透镜增透的影响,获得了如下研究成果:（1）使用旋涂法在掺硼硅上制备了不同质量分数、不同转速的PTFE薄膜,研究了质量分数、转速对于表面形貌的影响。质量分数为5 wt.%的薄膜表面粒子呈岛状分布,离散化程度明显;质量分数为10 wt.%和15 wt.%的薄膜表面呈现孔隙结构,孔隙占比随质量分数的增加而减小,随转速的增加而增大;质量分数为20 wt.%和30 wt.%的薄膜表面完全被PTFE粒子覆盖,并且在中心出现明显的彩色晕圈,质量分数越高,颜色分布越明显;（2）对各个薄膜上进行了水接触角测量,质量分数为5 wt.%的薄膜由于岛状形貌的存在使得表面接触角增大,但达不到疏水表面,整体的接触角比质量分数为10 wt.%和15 wt.%的薄膜要小;质量分数为10 wt.%和15 wt.%的薄膜表面由于孔隙的存在使得液滴与表面形成Cassie-Baxter形态而成为疏水表面,质量分数为10 wt.%的薄膜在转速为2 000 rpm时,各区域的接触角均为最大;而质量分数为15 wt.%的薄膜,当其孔隙占比为30%～35%之间时,中、低转速薄膜表面最大接触角在105°～107°左右;质量分数为20 wt.%和30 wt.%的薄膜表面被致密的PTFE粒子覆盖,受到蒸发温度及蒸发时间的影响,两种质量分数的薄膜表面呈现不一样的润湿状态;而蒸发温度的提高使得薄膜表面的亲水性基团充分挥发,整体的疏水性都大为提高,与基底的粘附性也大为增强;（3）在转速为3 000 rpm、蒸发温度为250℃的薄膜表面进行了电润湿实验,结果表明,质量分数的提高使得薄膜表面电润湿的阈值电压不断升高;在电润湿期间观察到电润湿时液滴内部薄膜颗粒的悬浮现象,观察到电润湿之后薄膜表面颗粒发生缺失、薄膜的叠加以及三相接触线扩散表面随即树状结构的产生;（4）微结构的嵌入实现了微透镜的增透效果,其中质量分数为10 wt.%的薄膜整体效果都优于其余质量分数的薄膜表面。当质量分数为10 wt.%,转速为2 000 rpm,蒸发温度为80℃时制备的薄膜Ⅱ区和Ⅲ区微结构的透过率最好,即孔隙率为27.82%至35.69%时透过率最高。
汤程[3]（2021）在《电场下超疏水表面微液滴的摩擦和黏附行为研究》文中研究说明微流体控制系统可在微观尺度实现对微液滴的运输、分离、合并等操作,从而应用于芯片实验室、生物技术和液体透镜等领域。微流体控制系统的主要接触界面是固液界面,因此固液界面间的摩擦和黏附行为对微流体控制系统功能的实现起着至关重要的作用。前期研究表明,固液界面摩擦和黏附行为与固体表面的形貌和润湿性能密切相关,因此可通过在固体表面构建各类微结构以调节固液界面行为。但是,通过对固体表面进行微结构设计并不能实现固液界面行为的实时调节。研究表明,通过温度和红外光等外部刺激可诱导固体表面亲/疏润湿状态转变,但是此类外部刺激诱导的固液界面润湿响应时间非常慢,通常在数小时或数天,并不适用于实时控制固液界面行为。三相接触线发生改变的物理现象。在介质上电润湿系统中,微液滴的表观接触角和三相接触线长度会随外加电压而实时变化,响应时间快。因此,介质上电润湿技术在实时控制固液界面摩擦和黏附行为中具有潜在的应用。目前对介质上电润湿行为的研究主要集中于对介电材料电学性质的优化,而对电场下的固液界面摩擦和黏附行为的研究比较少,特别是通过介质上电润湿实时控制固液界面摩擦力和黏附力的研究还未见报道。本课题的目标是基于介质上电润湿的固液界面摩擦力和黏附力实时控制,并通过课题组自主研发的仪器对电场下超疏水表面微液滴的摩擦和黏附行为进行了系统研究。首先,对超疏水表面微液滴的电润湿行为进行分析,根据三相接触线和表观接触角的变化趋势将微液滴形态的变化区间分为静态区、过渡区、饱和区;然后,分别对不同区域中的固液界面摩擦力和黏附力进行测试和分析。结果表明,摩擦力和黏附力与介质上电润湿区密切相关。在静态区,电润湿效应对固液界面润湿状态的影响甚微,固液摩擦力和黏附力随电压的增加不发生改变;在过渡区,固液界面从Cassie态向Wenzel态转变,摩擦力从0.1μN增加到60μN,黏附力从30μN增加到250μN,摩擦力和黏附力均提高了两个数量级,且摩擦力和黏附力对电压的响应是实时的;在饱和区,微液滴在高电压作用下处于Wenzel态,摩擦力和黏附力保持相对稳定,并未随电压的增加而进一步增加。上述结果均表明,通过外加电压可实时控制固液界面的摩擦和黏附行为。此外,本研究还对电场下固液界面的摩擦力、黏附力、三相接触线、表观接触角、微液滴曲率半径之间的关系进行了系统分析,并进一步研究了微液滴体积和移动速度对固液界面摩擦和黏附行为的影响。本课题提出了一种借助介质上电润湿效应实时控制固液界面摩擦力和黏附力的方法,研究成果不仅可实现固液界面行为的实时控制,还有助于进一步丰富电场下固液界面摩擦和黏附基础理论。
张建锋[4]（2021）在《光滑注液多孔薄膜液滴三维操控研究》文中认为随着微机电系统（Micro Electromechanical System,简称MEMS）工艺的发展,基于介电润湿效应的数字微流控技术,因其精准、高效、快速的微液滴控制方式,在化学反应、药物合成、样本分析、生物检测等领域具有良好的应用前景。数字微流控不仅芯片结构简单、体系可伸缩性强,而且无需任何的微型泵、微型阀、微流体通道等微机械加工器件就可以控制液滴定向移动。但目前的数字微流控技术仍然存在连续驱动电压高（70V到150V左右）、介质层高压易击穿、电极结构复杂、并行量低和稳定性差等问题,且通过方波脉冲、正弦脉冲和交流信号驱动的方式又很大程度上制约了数字微流控的应用范围。针对目前数字微流控技术中出现的连续驱动电压高、介质层易击穿和电极结构复杂等问题,本文构建了开放式电极芯片上的二维液滴操控平台,通过利用氟硅烷改性后光滑注液多孔表面（SLIPS）上的极性低压电润湿现象,研究了垂直放置时间和硅油粘度对液滴操纵性能的影响,获得了改性SLIPS的最佳制备条件,实现了液滴在16个方形电极之间高效、精确地连续操控。有趣的是,与传统的非对称电润湿驱动不同,液滴在改性SLIPS上的驱动速度几乎不受接触角饱和效应的限制,随着施加电压的增大而增大,液滴连续驱动的阈值电压仅为8V,与未改性的SLIPS薄膜相比,连续驱动电压至少降低了15倍,与典型的开放式液滴操控装置相比,我们将电极数目减小了一半。此外,改性SLIPS薄膜具有良好的稳定性,其击穿电压高达1KV,且具有一定的自修复能力。为提高液滴操控速率、提升设备集成度、提高生化分析速度与灵敏度,本文构建了一个带有图案化电极的平行注液膜板结构,通过可编程控制直流电信号,研究了液滴在平行注液膜板间的非对称电润湿行为和液滴在静电力作用下的垂直传输过程,建立了液滴垂直运动的动态传输模型,获得了0.5μL液滴在不同极板间距下的工作电压区间,最后通过混合力,也就是水平方向的非对称电润湿力和垂直方向的静电力,实现了液滴在平行注液膜板之间的三维操控。该改性SLIPS上的液滴三维操控为数字微流控芯片上的高通量分析和高密度集成器件提供了一种非常有前景的解决方案。
彭超[5]（2020）在《基于介电润湿液体透镜的仿生复眼光学系统设计》文中指出自然界昆虫复眼是天然存在的多孔径曲面光学系统,具有视场大,体积小、灵敏度高、对运动物体敏感,且能够实时图像分析和处理等优点。仿生复眼系统是基于昆虫复眼成像原理设计的光学成像系统,在工业检测、安防、自主导航、机器人等领域得到广泛应用。由于传统仿生复眼系统存在变焦结构复杂、易磨损、成本高昂等缺点,本课题将基于介电润湿效应的自变焦液体透镜应用到仿生复眼光学系统设计,取代传统仿复眼系统中的复杂机械调焦装置。本文设计了一种基于介电润湿液体透镜曲面阵列的仿生复眼光学系统,借助COMSOL软件构建了仿生复眼模型,通过ZEMAX光学软件分析了系统的成像质量以及光学特性。主要研究工作如下:（1）介绍了仿生复眼系统的研究背景和研究现状,阐述了昆虫复眼的生理结构和光学特性,对仿生复眼系统和电润湿液体透镜的结构工作原理进行了综述,给出了仿生复眼的成像理论和介电润湿的基础理论。（2）利用COMSOL软件构建了基于介电润湿效应的液体可变焦透镜模型,仿真分析电压控制下的透镜腔体内双液体界面的变化,推导了介电润湿液体透镜焦距和工作电压的关系式,绘制出工作电压控制下经由液体透镜的出射光线发散和汇聚情况。（3）设计了基于介电润湿液体透镜曲面阵列的仿生复眼,推导了系统成像位置与工作电压的关系。采用ZEMAX光学软件分析了基底曲率半径、子眼透镜尺寸及子眼排列的均匀性对系统成像质量以及光学特性的影响,探讨并计算了在物距或者接收传感器位置发生变化的情况,系统的自适应调焦能力以及相应的成像接收面调节范围。结果表明:仿生复眼系统的视场角随着基底曲率的增大而增大;相比于非均匀透镜阵列,均匀子眼透镜阵列可以有效地降低边缘透镜的成像像差;适当减小子透镜单元尺寸,可以达到降低边缘透镜离焦像差的目的;该仿生复眼系统能够实现自适应变焦,能够解决由于物距和像距变化引起的系统离焦像差问题。即:在接收探测器位置固定情况下,当物距发生变化,通过控制工作电压调整子眼透镜焦距,使得像重新聚焦在接收探测面,相应的物距变化范围是5.2～265.9mm;当物体固定不动,借助子眼透镜焦距的可调性,系统接收探测器的位置根据实际需要可以实现在1.9～15mm范围内移动接收成像。相关研究结果将对仿生复眼光学系统的研究提供了新的思路。
柴东平[6]（2020）在《基于丝网印刷的数字微流控芯片液滴输运方法研究》文中指出近年来,微流控芯片在生化分析、临床诊断、食品安全和环境检测等领域中得到了广泛的应用。然而,基于流道的连续流动微流控芯片加工复杂、制作成本高,并且需要大量的外部设备（如泵、注射器、阀门等）,不利于微流控芯片的大规模应用。此外,连续流动微流控芯片对样品和试剂的消耗量大,不利于降低研究成本,特别是在一些珍贵试剂的研发中。数字微流控芯片因其可以精确、自动操控微升甚至皮升体积的液滴,越来越受到人们的关注。本文提出了一种基于丝网印刷技术的数字微流控芯片的制备方法,并对数字微流控芯片中液滴的输运方法进行研究。本文的主要内容如下:（1）丝网印刷导电碳油墨电极的制备方法研究。探索丝网印刷导电碳油墨电极的具体加工步骤,并研究丝印网板的目数、印刷次数对印刷电极质量的影响。（2）数字微流控芯片的加工方法研究。分别对数字微流控芯片的基体、电极、介电层和疏水层的材料进行选择,并研究组成数字微流控芯片各部分材料的具体加工方法以及如何将各部分组装在一起。（3）数字微流控装置的搭建。对电源模块和控制模块分别进行设计与组装,然后将电源模块、控制模块和数字微流控芯片搭建成数字微流控装置。（4）数字微流控芯片中液滴的运动研究。通过在电极阵列中施加不同的通电时序来研究如何实现开放式数字微流控芯片中液滴的移动、合并与振荡操作以及封闭式数字微流控芯片中液滴的分配、分离、移动与合并操作。
王永宁[7]（2020）在《电场下固液界面微液滴的粘滑和定向滑动行为研究》文中研究指明微流体控制技术指的是对微量液体进行操控与处理的科学技术,涉及到工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等多学科领域。在众多微流体驱动技术中,基于介质上电润湿的微流体控制技术具有无污染、实时驱动、响应速度快、长期稳定可靠等优点,被认为是最具潜力的微流体驱动技术之一。文献调研发现,前期对基于介质上电润湿的微流体控制技术的研究主要集中在电学性质和材料特性优化等方面,但电场下固液界面特性及电压加载速率等因素对介质上电润湿性能的影响研究还不充分。本论文主要研究电场下固液界面粘滑和定向滑动问题。在本研究中,使用接触角测量仪和可编程直流电源研究了固体表面粗糙度、微结构、电压加载速率等因素对介质上电润湿动态特性的影响,并提出了一种电路保护装置和定向驱动液滴的方法。基于以上研究,本论文的主要结论如下:（1）对具有不同表面粗糙度基底材料的介质上电润湿响应进行研究发现,微液滴驱动电压的阈值随表面粗糙度的增加指数增加;微液滴在固体表面的驱动电压与固液界面钉扎力和粘附力相关,钉扎力随表面粗糙度增加而增加,粘附力随电压的增加而增加。钉扎力和粘附力的增加与固液界面水分子在电场下的重新排列密切相关,其带电水分子数量取决于电场下的固液界面实际接触面积。因此,固液界面摩擦力是钉扎力和粘附力共同作用的结果。（2）增加直流电电压加载速率可使微液滴的滑动距离增加。微液滴在电场作用下是粘-滑运动的过程。当电压加载速率为1V/s时,液滴在饱和前至少滑动7次,但当电压加载速率为10 V/s和50 V/s时,滑动次数分别为3次和2次。此外,当电压加载速率从1V/s增加到50 V/s时,液滴每次滑动的平均距离增加了约四倍以上。动力学分析表明,在较高的电压加载速率下实现较远的滑动距离归因于固液界面分子振动频率的增加和微液滴运动的惯性效应。（3）通过表面结构控制微液滴的定向滑动。固体表面微凸体的不均匀分布会引起液滴左右接触角的差异。液滴的滑动方向和滑动距离受微凸体分布的影响,这主要与三相接触线处受力不均匀有关;此外,对三种不同盐浓度微液滴在粗糙表面的滑动行为研究表明,盐浓度并不会影响微液滴在电场下的滑动行为。基于实验结果,在固体表面制备了不同隆起高度的微结构用于控制微液滴的滑动行为。结果表明,当微织构隆起高度远高于疏水层表面粗糙度时,滑动距增加,滑移方向背离微织构方向。
王洪[8]（2020）在《基于液滴生成及控制技术的数字微流体芯片研究》文中指出微流控芯片液滴技术作为一种操纵微小体积液体的新技术,既可实现高通量微观样本的生成及控制,也可进行独立液滴的操控。分散的微液滴单元可作为理想的微反应器,在物理学、化学、生物学、药物筛选、材料筛选和高附加值微颗粒材料合成领域展现出巨大的应用潜力。微流控芯片液滴技术展现出了巨大优势和发展潜力,然而到目前为止在微液滴的精准控制方面尚存一定的不确定性,例如:如何实现液滴大小、数量的精准控制,如何简化器件封装,如何缩短获得有效液滴的响应时间;如何在下游环境中更加准确导向液滴,有选择性的捕获液滴并检测;亦或是如何有效提高阵列电极上液滴的驱动效率,准确实现液滴的分配、分离、融合等操作。因此,本论文主要通过对微流控芯片液滴的生成机理及控制技术开展研究,在液滴精准控制、装置简化上开展了相关研究工作;本论文主要开展了液滴生成装置的设计和制作、数字微流体（DMF）芯片设计、系统搭建以及液滴驱动控制等研究工作。（1）对两相流液滴生成机理以及现有液滴生成技术开展研究分析,针对传统流动共聚焦法中两相流注入结构复杂,外部封装体积大的问题,本文借助商品化T型管,提出了一种新型共流聚焦液滴生成方法——T型共流聚焦法。另外,为优化内嵌毛细管出口锥角和管径,还提出了毛细管环形加热拉伸法。在进行液滴尺寸控制的研究中,发现液滴尺寸与连续相和离散相流速比具有明显的规律性,随着流速比的提高,液滴尺寸相应减小;另外液滴生成频率与液滴尺寸之间近似呈反比关系,随着液滴尺寸减小,液滴生成频率将增加。在液滴均一性的研究中,本文通过正交试验和直观分析法得到液滴均一性最好的优参数,即锥角角度4。,流速比190:1,出口管径72μm,所生成液滴平均体积为8.3nL,生成频率0.7Hz,均一性0.011。（2）本文从电极图形设计的角度去提高数字微流体芯片上液滴的控制效率。本文提出了曲边四边形组合电极设计,该电极图形边缘能与液滴保持更大的重合度,能提供更大的初始驱动力。最后,本文借助软光刻系统进行了电极的加工制作。（3）搭建数字微流体（DMF）控制系统。该系统主要包括下位机硬件系统和上位机软件系统;本文首先进行了下位机硬件系统的设计,硬件系统主要包括电源模块、直流升压模块、开关电路等模块,并进行了PCB板绘制。另外,本文采用C#语言开发了DMF上位机控制软件,该上位机软件主要实现了对下位机的操控,给出相应的控制命令并由下位机主控芯片执行完成,进行相应液滴的控制。（4）本文进行了单板数字微流体（DMF）芯片上的液滴驱动控制研究,对单板空气域中的液滴运动状态进行了讨论分析。此外,还测试了单板油浴中液滴的驱动,经实验测得在空气浴中液滴平均运动速度为25μm/s,在油浴中液滴平均运动速度为260μm/s,在油浴中液滴运动速度明显更快,两种环境中液滴驱动的差异,主要是由于油浴中液滴受到的阻力小。（5）在基于EWOD的液滴驱动原理上,本文还开展了微流控芯片中液滴导向控制研究,提出了月牙形液滴导向电极图形设计,并制作了液滴导向微流控芯片。本文中被导向液滴由T型共流聚焦液滴生成装置从外部导入进液滴导向微流控芯片。在液滴导向测试研究中,本文对液滴导向过程进行了研究,并通过分析被导向液滴运动轨迹,给出了液滴导向成功的最小偏向角估计值为27。。
杨龙啸[9]（2019）在《基于介电润湿液体棱镜阵列的光束指向控制技术研究》文中研究说明光束指向控制技术在太阳能照明、自由空间光通信、定向红外对抗、激光雷达、投影显示、光开关等领域中有着重要的应用。传统的光束指向控制技术,需要依赖机械装置改变光轴方向,进而实现对光束指向的控制,存在操作繁琐、响应速度慢、操作精度低等问题。基于介电润湿效应的液体棱镜具备结构简单、易于集成、对多波长无偏振依赖性、响应速度快、不需要克服运动过程中的惯性影响、且易于实现阵列化等诸多优点。因此,本课题设计了基于介电润湿效应的液体棱镜阵列系统,并将其应用于空间光束指向控制。主要研究工作如下:（1）介绍光束指向控制技术的研究背景和研究进展,阐述介电润湿效应及工作原理,推导了杨氏方程和杨氏-李普曼方程,并分析了介电润湿效应在显示领域、光学成像领域以及在光束指向控制领域的应用。（2）设计基于介电润湿效应的液体棱镜单元结构,分析其工作原理,推导光束转向角计算公式。通过选取特定的液体组合,达到降低饱和接触角和工作电压,从而提高光束转向范围的目的;设计基于介电润湿效应的一维液体棱镜阵列和二维液体棱镜阵列。根据几何光学和介电润湿理论,推导出器件的光束指向控制范围与棱镜单元光束转向角、填充液体的折射率、棱镜单元间距之间的关系。理论分析表明,一维液体棱镜阵列可以实现二维空间上对光束指向控制和对聚焦焦点的调谐,而二维液体棱镜阵列结构可以实现三维空间上对光束指向的控制和聚焦焦点的调谐。（3）采用COMSOL软件构建基于介电润湿效应的液体棱镜单元模型、一维液体棱镜阵列模型以及二维液体棱镜阵列模型;仿真模拟了在工作电压控制下棱镜腔体内双液体交界面面型的变化情况。通过添加射线追踪模块,再现了光线经过系统后的光束偏转情况;仿真与理论分析均表明:本课题所设计的液体棱镜阵列器件可以成功实现对光束指向的控制。此外,讨论了液体折射率、棱镜单元间间距等参数对系统光学指向控制性能的影响。选择特定液体组合,成功将饱和接触角降低至45°,此时液体棱镜单元的光束转向范围可提高到38°（-19°19°）。当光轴间距r取6mm时,一维液体棱镜阵列系统可以实现的调谐范围为:顶点位于Z轴15.81mm处,顶角为38°倒立的等腰三角形。二维液体棱镜阵列系统可以实现在顶角为38°圆锥区域内的连续控制,且该圆锥顶点位于Z轴15.81mm位置处。
刚泽辉[10]（2019）在《数字微流控芯片驱动系统设计》文中进行了进一步梳理近年来,数字微流控芯片凭借其微型化、自动化、高效率、低成本等优势广泛地应用于生物化学分析、高科技医疗、光学研究等领域。本文对数字微流控芯片的驱动原理进行了深入的研究,设计了驱动系统及配套Android软件程序。结合物理场耦合模型仿真分析,对数字微流控芯片的电极层、介质层及疏水层进行制备,并基于所制备的微流控芯片建立测试平台,对驱动系统进行测试与验证。首先,对基于介电润湿效应的驱动原理进行理论分析。研究了润湿现象和基于表面张力的液滴驱动原理及驱动方法。分析了Lippmann-Young定理的理论意义和该定理存在的非理想因素,研究了接触角饱和与接触角滞后效应,其次,设计了通过触摸屏进行人机交互的微液滴驱动系统。设计并实现了光电耦合电路和可重复使用的开关电极阵列等硬件电路。并从应用框架层、系统运行库层和硬件抽象层对基于Android的电极控制程序进行开发,通过对触摸屏内虚拟按键的操控实现对真实电极通断状态的控制,并且可输出稳定的连续可调的直流驱动电压以及频率可调的交流驱动电压。然后,借助Comsol多物理场仿真软件和两相流移动网格界面追踪方法,对液滴进行静态和动态仿真分析。模拟微流控系统流体流速和表面压力,并分析了该系统模型的电势分布和三相接触点附近电场等值线的分布,完成静态仿真分析。在液滴两侧施加不同电压,形成表面张力梯度差值,完成动态仿真分析。最后,制备了数字微流控芯片的电极层、介质层和疏水层,为驱动系统的测试建立实验平台。对不同厚度的介质层和不同体积液滴分别进行了直流电压和交流电压液滴驱动实验,在三次旋涂的介质层上,实现了110V电压下对1.2μL液滴的驱动。实验数据表明使用交流驱动电压和增加介质层厚度可以提高介质层击穿电压,且较小体积的液滴其介电润湿现象更明显。多次测试结果表明该驱动系统可以实现对电极通断的控制,并且可以输出幅值连续可调的直流驱动电压以及幅值和频率可调的交流驱动电压。
二、介质上电润湿现象的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、介质上电润湿现象的研究（论文提纲范文）
（1）固液界面浸润性调控及其液体定向传输应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 固液界面的浸润性 |
| 1.1.1 浸润性简介 |
| 1.1.2 浸润性基本理论 |
| 1.1.3 界面浸润性的影响因素 |
| 1.2 界面浸润性调控方法 |
| 1.2.1 表面能调控 |
| 1.2.2 微纳结构调控 |
| 1.2.3 外场介入耦合调控 |
| 1.3 基于浸润性调控的界面液体定向传输方式 |
| 1.3.1 外场介入式的界面液体定向传输 |
| 1.3.2 各向异性表面上的液体定向传输 |
| 1.3.3 超滑表面上液体定向传输 |
| 1.3.4 智能表面上的液体定向传输 |
| 1.4 界面液体定向传输应用 |
| 1.4.1 微流控技术 |
| 1.4.2 水雾收集 |
| 1.4.3 油水分离 |
| 1.4.4 电能采集 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 电致液滴定向传输及其数字微流控芯片应用 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 电致液滴定向传输机理 |
| 2.2.1 电场介入的润湿理论 |
| 2.2.2 液滴连续定向传输机理 |
| 2.3 单极板数字微流控芯片设计制备与表征 |
| 2.3.1 数字微流控芯片设计 |
| 2.3.2 数字微流控芯片制备 |
| 2.3.3 数字微流控芯片表征 |
| 2.4 叉指电极上液滴的动态润湿性分析 |
| 2.4.1 液滴驱动数学模型建立 |
| 2.4.2 液滴的动力学分析 |
| 2.4.3 系统能量计算对比 |
| 2.5 单极板数字微流控芯片的系统平台构建 |
| 2.5.1 液滴操控总体设计方案 |
| 2.5.2 系统核心硬件 |
| 2.5.3 单极板数字微流控芯片的系统平台 |
| 2.6 液滴驱动实验及其载物传输 |
| 2.6.1 液滴驱动实验 |
| 2.6.2 液滴载物的原理 |
| 2.6.3 基于液滴的载物传输 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 可拉伸超浸润性膜的制备及可调谐油水分离应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超浸润性膜的油水分离机理 |
| 3.2.1 超亲水超疏油膜 |
| 3.2.2 超疏水超亲油膜 |
| 3.3 可拉伸超亲水超疏油膜的制备 |
| 3.3.1 涂层材料制备 |
| 3.3.2 可拉伸衬底浸润性制备 |
| 3.4 可拉伸超亲水超疏油膜的特征与性能 |
| 3.4.1 结构形貌特征 |
| 3.4.2 化学成分分析 |
| 3.4.3 超润湿性研究 |
| 3.4.4 拉伸对超润湿性的影响 |
| 3.5 可拉伸超润湿性膜的油水分离应用 |
| 3.5.1 轻油和水的分离 |
| 3.5.2 重油和水的分离 |
| 3.5.3 拉伸对分离速度的影响 |
| 3.5.4 拉伸对油水分离堵塞的调节 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 结构化液体定向传输表面及其光热水净化应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构化表面的设计与制备 |
| 4.3 结构化表面上的液体定向自输运 |
| 4.4 结构化表面太阳能蒸发器的制备 |
| 4.5 结构化表面太阳能蒸发器的性能研究 |
| 4.5.1 微观形貌及化学成分 |
| 4.5.2 定向传输水特性 |
| 4.5.3 波长选择性 |
| 4.5.4 光热转化性能 |
| 4.5.5 水蒸发的效率 |
| 4.6 基于结构化表面太阳能蒸发器的水净化应用 |
| 4.6.1 海水的脱盐净化 |
| 4.6.2 酸性污水的净化 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 在学期间所获得的科研成果 |
| 致谢 |
（2）聚四氟乙烯微纳米薄膜旋涂制备及润湿性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源、研究背景及意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景及意义 |
| 1.2 微纳薄膜应用研究现状 |
| 1.2.1 疏水性功能薄膜 |
| 1.2.2 光学抗反射 |
| 1.2.3 生物医疗 |
| 1.2.4 过滤分离膜 |
| 1.2.5 抗摩擦磨损层 |
| 1.2.6 传感器 |
| 1.3 微纳薄膜制备方法研究现状 |
| 1.3.1 静电纺丝法 |
| 1.3.2 凝胶-溶胶 |
| 1.3.3 旋涂法 |
| 1.3.4 自组装 |
| 1.3.5 压印法 |
| 1.3.6 物理气相沉积 |
| 1.3.7 化学气相沉积 |
| 1.4 电润湿应用 |
| 1.4.1 电润湿显示 |
| 1.4.2 微流控器件 |
| 1.4.3 微变焦透镜 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 2 润湿及电润湿理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 润湿基础理论 |
| 2.2.1 润湿现象 |
| 2.2.2 表面张力 |
| 2.2.3 表面润湿性基本理论 |
| 2.3 电润湿基本理论 |
| 2.3.1 介电润湿发展史 |
| 2.3.2 介电润湿的评价参数 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 PTFE微纳米薄膜制备及表征 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PTFE微纳米薄膜制备与表征 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验设备 |
| 3.2.3 薄膜的制备 |
| 3.2.4 薄膜的表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 质量分数对表面形貌的影响 |
| 3.3.2 转速对表面形貌的影响 |
| 3.3.3 蒸发温度对于薄膜粘附性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 PTFE薄膜润湿及电润湿性能分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 薄膜接触角分析 |
| 4.2.1 实验仪器 |
| 4.2.2 结果与讨论 |
| 4.3 薄膜电润湿性能分析 |
| 4.3.1 实验仪器 |
| 4.3.2 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 PTFE粒子增透光学聚合物透镜的制备 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 透镜制备及表征 |
| 5.2.1 实验仪器 |
| 5.2.2 样品制备 |
| 5.2.3 表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 接触角分析 |
| 5.3.2 透镜制备及透光性测试 |
| 5.3.3 电润湿对于微透镜成形的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）电场下超疏水表面微液滴的摩擦和黏附行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 基于介质上电润湿的数字微流体控制系统 |
| 1.2.2 基于介质上电润湿技术在光学方面的应用 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 研究方案和内容 |
| 2 理论基础 |
| 2.1 表界面物理化学理论 |
| 2.1.1 表面与界面 |
| 2.1.2 表面张力与表面能 |
| 2.1.3 表面润湿性 |
| 2.1.4 静态接触角模型 |
| 2.2 介质上电润湿相关理论 |
| 2.2.1 Young-Lippman方程 |
| 2.2.2 接触角饱和 |
| 2.2.3 接触角滞后 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 实验材料和仪器 |
| 3.1 实验材料和样品制备 |
| 3.2 实验设备及仪器 |
| 3.2.1 接触角测量仪和纳米压/划痕仪 |
| 3.2.2 奥林巴斯显微镜和白光干涉三维轮廓仪 |
| 3.2.3 可编程直流电源和交流电源 |
| 3.2.4 运动控制器和电动位移平台 |
| 3.2.5 高速摄像机 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 直流电压下微液滴在超疏水表面的摩擦行为研究 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.1.1 电场下微液滴润湿行为的测量方法 |
| 4.1.2 电场下固液界面摩擦力的测量方法 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 电场下微液滴润湿结果 |
| 4.2.2 电场下固液界面摩擦力的测量结果 |
| 4.3 实验讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 直流电压下微液滴在超疏水表面的黏附行为研究 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.2 实验结果 |
| 5.3 实验讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
（4）光滑注液多孔薄膜液滴三维操控研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 电润湿研究现状 |
| 1.2 电润湿相关应用 |
| 1.3 数字微流控技术的研究现状 |
| 1.4 数字微流控技术的应用 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 1.6 本文的创新点 |
| 第二章 EWOD数字微流控的理论基础 |
| 2.1 润湿效应与表面张力 |
| 2.1.1 润湿效应 |
| 2.1.2 表面张力 |
| 2.2 介电润湿效应 |
| 2.2.1 介电润湿 |
| 2.2.2 基本定理的推导 |
| 2.2.3 介电润湿存在的问题 |
| 2.3 非对称电润湿 |
| 2.3.1 非对称电润湿现象 |
| 2.3.2 非对称电润湿机理 |
| 2.4 数字微流控理论 |
| 2.4.1 微液滴两种操控模型 |
| 2.4.2 微液滴四种基本操控 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 空气相中液滴的二维操控 |
| 3.1 光滑注液多孔表面的制备 |
| 3.2 改性SLIPS上的非对称电润湿 |
| 3.3 液滴连续控制系统的设计加工 |
| 3.3.1 液滴操控的可行性分析 |
| 3.3.2 单平面开放电极板设计加工 |
| 3.3.3 液滴控制系统的设计 |
| 3.4 液滴的二维操控 |
| 3.4.1 硅油粘度对液滴速度的影响 |
| 3.4.2 垂直放置时间对液滴速度的影响 |
| 3.4.3 改性SLIPS上的单液滴操控 |
| 3.4.4 改性SLIPS上的多液滴操控 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 平行注液膜板结构中液滴跳跃及三维操控研究 |
| 4.1 实验背景介绍 |
| 4.2 平行注液膜板结构的制备 |
| 4.3 不同环境下液滴的润湿性能研究 |
| 4.3.1 液滴在空气相中的润湿性能研究 |
| 4.3.2 液滴在油相中的润湿性能研究 |
| 4.4 氟硅烷浓度对液滴垂直传输的影响 |
| 4.5 液滴在平行注液膜板间的垂直传输 |
| 4.5.1 理论分析 |
| 4.5.2 液滴的动态传输行为 |
| 4.5.3 液滴在不同电压下的垂直传输 |
| 4.5.4 液滴垂直起升的电压工作区间 |
| 4.6 液滴三维操控 |
| 4.6.1 实验设计 |
| 4.6.2 单液滴三维操控 |
| 4.6.3 多液滴三维操控 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（5）基于介电润湿液体透镜的仿生复眼光学系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及章节安排 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 复眼结构及介电润湿效应 |
| 2.1 生物复眼 |
| 2.1.1 重叠型结构 |
| 2.1.2 并列型结构 |
| 2.2 仿生复眼 |
| 2.2.1 平面仿生复眼 |
| 2.2.2 曲面仿生复眼 |
| 2.3 介电润湿效应 |
| 2.3.1 界面润湿现象 |
| 2.3.2 介电润湿效应 |
| 2.3.3 介电润湿技术的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于介电润湿液体透镜的仿生复眼设计与分析 |
| 3.1 介电润湿液体变焦透镜 |
| 3.1.1 结构设计 |
| 3.1.2 工作原理 |
| 3.1.3 模型构建 |
| 3.1.4 分析与讨论 |
| 3.2 仿生复眼光学系统 |
| 3.2.1 结构设计 |
| 3.2.2 工作原理 |
| 3.2.3 模型构建 |
| 3.2.4 分析与讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 总结与展望 |
| 4.1 总结 |
| 4.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（6）基于丝网印刷的数字微流控芯片液滴输运方法研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 微流控芯片 |
| 1.2.1 连续流动微流控芯片 |
| 1.2.2 数字微流控芯片 |
| 1.2.3 丝网印刷 |
| 1.3 国内外研究及应用现状 |
| 1.3.1 国外研究现状 |
| 1.3.2 国内研究现状 |
| 1.4 本课题研究目的和主要研究内容 |
| 第二章 基于丝网印刷技术制备碳电极 |
| 2.1 金属电极的制备方法 |
| 2.2 丝网印刷技术 |
| 2.2.1 丝网印刷简介 |
| 2.2.2 丝网印刷的优势 |
| 2.3 基于丝网印刷技术制备碳电极 |
| 2.3.1 丝网印刷技术所使用的材料 |
| 2.3.2 丝网印刷的影响因素 |
| 2.3.3 丝网印刷碳电极的制作方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 数字微流控芯片设计及其系统设计 |
| 3.1 介电润湿原理 |
| 3.2 开放式数字微流控芯片的制备 |
| 3.2.1 开放式数字微流控芯片设计 |
| 3.2.2 开放式数字微流控芯片加工 |
| 3.3 封闭式数字微流控芯片的制备 |
| 3.3.1 封闭式数字微流控芯片设计 |
| 3.3.2 封闭式数字微流控芯片加工 |
| 3.4 系统方案设计 |
| 3.4.1 总体设计方案 |
| 3.4.2 电源装置 |
| 3.4.3 控制电路模块 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于数字微流控芯片的液滴输运方法研究 |
| 4.1 开放式数字微流控芯片中液滴的运动 |
| 4.1.1 开放式数字微流控芯片中液滴的往返移动 |
| 4.1.2 开放式数字微流控芯片中液滴的合并与振荡 |
| 4.2 封闭式芯片中液滴的运动 |
| 4.2.1 封闭式数字微流控芯片中液滴的移动与合并 |
| 4.2.2 封闭式数字微流控芯片中液滴的分离与分配 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
| 作者和导师简介 |
| 附件 |
（7）电场下固液界面微液滴的粘滑和定向滑动行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景和意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 课题来源 |
| 1.5 研究方案和内容 |
| 2 实验材料和方法 |
| 2.1 实验材料和样品制备 |
| 2.2 实验设备及仪器 |
| 2.2.1 接触角测量仪与表界面张力仪 |
| 2.2.2 奥林巴斯显微镜和白光干涉三维轮廓仪 |
| 2.2.3 可编程直流电源和匀胶机 |
| 2.2.4 纳米压/划痕仪 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 电场对微液滴在固体表面粘滑行为的影响 |
| 3.1 实验方法 |
| 3.1.1 电场下表观接触角测量方法 |
| 3.1.2 电场下前进角和后退角测量方法 |
| 3.1.3 电场下粘附力测试装置和方法 |
| 3.2 表面粗糙度对微液滴粘滑行为影响的实验结果 |
| 3.2.1 表面粗糙度对微液滴表观接触接触角的影响 |
| 3.2.2 表面粗糙度对固液界面钉扎力和粘附力的影响 |
| 3.3 微液滴在粗糙表面粘滑行为机理 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 电压加载速率对微液滴粘滑行为的影响 |
| 4.1 实验方法 |
| 4.2 电压加载速率对微液滴粘滑行为影响的实验结果 |
| 4.3 电压加载速率对微液滴粘滑行为机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 电场下微液滴定向滑动行为 |
| 5.1 实验方法 |
| 5.2 表面微织构对微液滴定向滑动行为影响的实验结果 |
| 5.2.1 接触角饱和前的滑移行为 |
| 5.2.2 滑动距离和方向 |
| 5.3 电场下微液滴定向滑动机理和理论模型 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
（8）基于液滴生成及控制技术的数字微流体芯片研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 微液滴生成及控制技术分类 |
| 1.2.1 液滴生成分类 |
| 1.2.2 液滴控制技术 |
| 1.3 数字微流体(DMF)芯片国内外研究现状 |
| 1.4 主要研究内容与创新点 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 本论文创新点 |
| 1.5 本章小结 |
| 2 微液滴生成机理及控制原理 |
| 2.1 界面现象及界面自由能 |
| 2.1.1 界面现象 |
| 2.1.2 界面自由能 |
| 2.1.3 界(表)面张力 |
| 2.2 毛细管中液滴生成机理 |
| 2.3 介质上电润湿效应理论基础 |
| 2.3.1 接触角与润湿作用 |
| 2.3.2 介质上电润湿 |
| 2.3.3 Young-Lippman方程 |
| 2.3.4 接触角饱和与滞后 |
| 2.4 数字液滴的常规操控 |
| 2.4.1 液滴产生 |
| 2.4.2 液滴移动 |
| 2.4.3 液滴分裂 |
| 2.4.4 液滴融合 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 T型共流聚焦法液滴生成研究 |
| 3.1 液滴生成装置结构设计及毛细管制取方法研究 |
| 3.1.1 T型共流聚焦结构设计 |
| 3.1.2 毛细管环形加热拉伸法 |
| 3.2 液滴生成装置封装及测试 |
| 3.2.1 T型共流聚焦液滴生成装置封装及测试平台搭建 |
| 3.2.2 液滴生成测试及结果分析 |
| 3.3 正交试验设计 |
| 3.3.1 正交试验方案 |
| 3.3.2 正交试验结果的直观分析 |
| 3.3.3 液滴均一性生成参数优化分析 |
| 3.4 实验结论分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 数字微流体(DMF)芯片设计及制作 |
| 4.1 DMF芯片驱动电极设计 |
| 4.1.1 曲边四边形电极设计 |
| 4.1.2 月牙形液滴导向电极设计 |
| 4.2 软光刻法制备液滴驱动电极 |
| 4.2.1 数字光刻投影系统(DLPS)原理介绍 |
| 4.2.2 DLPS加工ITO电极实验过程 |
| 4.2.3 介电层和疏水层制备 |
| 4.3 数字微流体芯片封装 |
| 4.4 液滴导向微流控芯片制作及封装 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 数字微流体(DMF)系统搭建及测试 |
| 5.1 硬件系统设计及制作 |
| 5.1.1 控制电路总体设计 |
| 5.1.2 电路主要模块选择 |
| 5.1.3 硬件电路设计及制作 |
| 5.1.4 硬件系统装配 |
| 5.2 上位机软件设计 |
| 5.2.1 上下位机通讯协议定义 |
| 5.2.2 上位机软件界面设计 |
| 5.2.3 上下位机核心功能执行过程 |
| 5.3 DMF系统搭建 |
| 5.4 系统测试 |
| 5.4.1 单板上液滴驱动测试 |
| 5.4.2 液滴导向测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（9）基于介电润湿液体棱镜阵列的光束指向控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 专用术语注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 论文章节安排 |
| 第二章 电润湿效应的基础理论 |
| 2.1 润湿现象 |
| 2.2 介电润湿效应 |
| 2.3 介电润湿理论方程 |
| 2.3.1 杨氏方程 |
| 2.3.2 杨氏-李普曼方程 |
| 2.4 介电润湿效应的应用 |
| 2.4.1 基于介电润湿效应的显示技术 |
| 2.4.2 基于介电润湿效应的变焦光学技术 |
| 2.4.3 基于介电润湿效应的光束指向控制技术 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于介电润湿效应的液体棱镜阵列设计 |
| 3.1 液体棱镜单元的设计 |
| 3.1.1 结构设计 |
| 3.1.2 工作原理 |
| 3.1.3 光束转向范围 |
| 3.1.4 材料选取 |
| 3.2 一维线性液体棱镜阵列的设计 |
| 3.2.1 结构设计 |
| 3.2.2 工作原理 |
| 3.2.3 光束指向控制范围 |
| 3.3 二维液体棱镜阵列的设计 |
| 3.3.1 结构设计 |
| 3.3.2 工作原理 |
| 3.3.3 光束指向控制范围 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于介电润湿液体棱镜阵列的仿真建模与分析 |
| 4.1 模型构建与参数设定 |
| 4.1.1 COMSOL仿真软件介绍 |
| 4.1.2 模型构建 |
| 4.1.3 参数设定 |
| 4.2 指向控制特性的仿真模拟 |
| 4.2.1 液体棱镜单元 |
| 4.2.2 一维液体棱镜阵列 |
| 4.2.3 二维液体棱镜阵列 |
| 4.3 结果分析与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文 |
| 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目 |
| 致谢 |
（10）数字微流控芯片驱动系统设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 数字微流控芯片的驱动原理 |
| 1.2.2 数字微流控芯片的结构 |
| 1.2.3 数字微流控芯片的应用 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 介电润湿驱动的理论研究 |
| 2.1 润湿与表面张力 |
| 2.1.1 润湿效应 |
| 2.1.2 表面张力 |
| 2.2 介电润湿效应研究 |
| 2.2.1 介电润湿效应 |
| 2.2.2 Young定理 |
| 2.2.3 Lippmann定理 |
| 2.2.4 Lippmann-Young定理 |
| 2.3 接触角的饱和与滞后 |
| 2.3.1 接触角饱和 |
| 2.3.2 接触角滞后 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 驱动系统设计 |
| 3.1 系统功能模块划分 |
| 3.2 驱动系统硬件电路设计 |
| 3.2.1 主控制器的选择 |
| 3.2.2 光电耦合电路设计 |
| 3.2.3 开关电极阵列设计 |
| 3.2.4 电源模块的选择 |
| 3.3 基于ANDROID的驱动系统软件开发 |
| 3.3.1 软件层次概述 |
| 3.3.2 应用框架层设计 |
| 3.3.3 系统运行库层设计 |
| 3.3.4 硬件抽象层设计 |
| 3.3.5 Android系统烧写与应用安装 |
| 3.4 驱动系统基本功能测试 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 数字微流控系统建模与仿真 |
| 4.1 仿真软件COMSOL MULTIPHYSICS |
| 4.1.1 软件介绍 |
| 4.1.2 COMSOL Multiphysics仿真步骤 |
| 4.2 两相流移动网格法 |
| 4.3 微流控模型中的介电润湿现象仿真 |
| 4.3.1 仿真模型的建立 |
| 4.3.2 微流控模型中流体流速分析 |
| 4.3.3 微流控模型中流体表面压力分析 |
| 4.3.4 微流控模型中的电势分布 |
| 4.4 基于介电润湿效应的液滴运动仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微流控驱动系统测试与验证 |
| 5.1 测试系统整体结构 |
| 5.2 数字微流控芯片的制备 |
| 5.2.1 电极层的制作 |
| 5.2.2 介电层的制备 |
| 5.2.3 表面疏水处理 |
| 5.3 数字微流控驱动系统测试 |
| 5.3.1 测试平台搭建 |
| 5.3.2 不同厚度介质层的液滴驱动测试 |
| 5.3.3 不同体积液滴的驱动测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
四、介质上电润湿现象的研究（论文参考文献）
- [1]固液界面浸润性调控及其液体定向传输应用研究[D]. 吕品. 吉林大学, 2021(01)
- [2]聚四氟乙烯微纳米薄膜旋涂制备及润湿性能研究[D]. 赵泽鹏. 中北大学, 2021
- [3]电场下超疏水表面微液滴的摩擦和黏附行为研究[D]. 汤程. 西南科技大学, 2021
- [4]光滑注液多孔薄膜液滴三维操控研究[D]. 张建锋. 兰州大学, 2021(09)
- [5]基于介电润湿液体透镜的仿生复眼光学系统设计[D]. 彭超. 南京邮电大学, 2020(03)
- [6]基于丝网印刷的数字微流控芯片液滴输运方法研究[D]. 柴东平. 北京化工大学, 2020(02)
- [7]电场下固液界面微液滴的粘滑和定向滑动行为研究[D]. 王永宁. 西南科技大学, 2020(08)
- [8]基于液滴生成及控制技术的数字微流体芯片研究[D]. 王洪. 重庆理工大学, 2020(08)
- [9]基于介电润湿液体棱镜阵列的光束指向控制技术研究[D]. 杨龙啸. 南京邮电大学, 2019(03)
- [10]数字微流控芯片驱动系统设计[D]. 刚泽辉. 哈尔滨工业大学, 2019(02)