MHD微流控驅(qū)動技術與微流控光器件研究.pdf

1、微流控技術又稱“芯片實驗室”，是目前國內(nèi)外一個交叉學科的前沿課題，它與光學結合又誕生了新的學科——微流控光學。微流控技術/微流控光學中的關鍵技術是:流體驅(qū)動技術、流體介質(zhì)的選取、器件的設計與制作。流體驅(qū)動技術往往是應用中的一個瓶頸，而微流控光器件目前尚處于研究初步階段，離大規(guī)模的應用還有一大段距離，此外，微流控應用中的一個問題是微量液體容易揮發(fā)。
　　為了解決微量液體容易揮發(fā)易揮發(fā)的問題，本論文提出以新型熱門材料——離子液體作為微

2、流控流體介質(zhì)，并采用結構簡單、低電壓、低能耗、可雙向泵浦的基于磁流體力學(MHD)的驅(qū)動技術。分別利用親水性和疏水性離子液體做了有關MHD驅(qū)動技術的理論與實驗研究，旨在尋求一種結構簡單、低電壓、低能耗、低成本的驅(qū)動技術，同時促進離子液體在微流控中的應用。研究結果表明:MHD驅(qū)動技術適用于離子液體，幾伏的電壓在0.4/0.5T的磁場中就能驅(qū)動2～3毫升的離子液體持續(xù)流動;通過與電解液MHD驅(qū)動實驗的比較，發(fā)現(xiàn)離子液體MHD驅(qū)動在微流控應用

3、中有一定的優(yōu)勢;同時指出目前常用的流體力學公式——泊肅葉(Poiseuille)定律并不是很適合MHD驅(qū)動技術;實驗測量和研究了離子液體直流電導率特性，揭示了MHD驅(qū)動中流速與外加電壓成折線變化的原因，使理論與實驗更好地吻合;此外，通過實驗給出了脈沖電場、穩(wěn)恒磁場驅(qū)動下的離子液體振蕩特點。之前我們沒有查到有關離子液體MHD驅(qū)動以及液體直流電導率的研究報道。
　　為了測量大折射率離子液體，促進離子液體在微流控光學中的應用，提出一種測

4、量范圍大、成本不高的基于液體棱鏡的折射儀，解決了目前常用的阿貝折射儀測量范圍窄而國外大折射率測量用的折射儀價格高等問題，并且利用ZEMAX軟件進行了相關光學設計，做了相應驗證性實驗。此外，提出一種基于微流控技術的可調(diào)光衰減器核心芯片結構，并基于該核心結構，設計了三種基于不同驅(qū)動技術（包括MHD驅(qū)動）的可調(diào)光衰減器，并從理論上研究了所提出的微流控光衰減器的流場、光場特性，評估了相關性能指標。所提可調(diào)光衰減器具有衰減范圍大、插入損耗小、回波