介電潤濕法微液滴驅(qū)動芯片及其控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、碩士學(xué)位論文介電潤濕法微液滴驅(qū)動芯片及其控制系統(tǒng)設(shè)計Design0fElectrowetting0ndielectricBasedMicroDropletsDriVingChipandltsControlSystem作者姓名：王心怡學(xué)號：21109023完成日期：蘭014—51大連理工大學(xué)DaliaIlUniversityofTecllIlology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要數(shù)字微流控芯片通過對微液滴的獨(dú)立操控，實現(xiàn)樣品的反應(yīng)、分析及

2、檢測，已成為生化分析領(lǐng)域中繼溝道式微流控芯片之后又一個充滿潛力的發(fā)展方向。介電潤濕技術(shù)以其靈活的控制方式、簡單的芯片結(jié)構(gòu)和全面的微液滴操控功能，在諸多微流體驅(qū)動和控制技術(shù)中占據(jù)重要的位置。本文基于介電潤濕效應(yīng)，開展了微液滴驅(qū)動芯片及其控制系統(tǒng)的設(shè)計。首先，在介電潤濕理論基礎(chǔ)上，利用ANSYS軟件建立了微液滴驅(qū)動芯片的結(jié)構(gòu)模型，分析了交流電壓和脈沖電壓下介電層內(nèi)部勢場分布及其對微液滴的影響，確定了驅(qū)動電壓類型，并為介質(zhì)層和疏水層的制備提供

3、了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上，對驅(qū)動芯片疏水層和介質(zhì)層的選擇及制備工藝進(jìn)行了研究。選用PTFE氟聚物制備了厚度均勻的疏水層，其與去離子水滴問的接觸角達(dá)到1149。，具有良好的疏水性能。分別選用P(VDFTrFE)和PI(聚酰亞胺)制備了有機(jī)聚合物介質(zhì)層，通過其介電潤濕效應(yīng)的測試對比，選擇接觸角變化范圍大且耐擊穿特性好的PI制備介質(zhì)層。然后采用MEMS工藝，制作了不同形狀和尺寸的微液滴驅(qū)動芯片。最后完成了基于FPGA的芯片控制電路的設(shè)計，實現(xiàn)了