鐵電薄膜潤濕特性的仿真研究.pdf

1、近年來隨著科技的進(jìn)步，顯示技術(shù)得到了突破性進(jìn)展，各種新型顯示設(shè)備的問世給傳統(tǒng)閱讀帶來了全新體驗。以電泳和電潤濕顯示技術(shù)作為支撐的電子紙顯示器因為超薄輕便、可彎曲、超低功耗等優(yōu)點漸漸得到市場的認(rèn)可。其中與電潤濕相似的介電泳技術(shù)在液體微流控方面的應(yīng)用是當(dāng)前研究熱點。另一方面，目前熱門的具有自極化性質(zhì)的鐵電薄膜材料，可以通過外加電場及材料本身的極化來控制材料表面的場強分布，從而產(chǎn)生介電泳力，控制微流體的運動。本文將介電泳對流體的控制與鐵電薄膜

2、的自極化特性相結(jié)合，探索新型的微流體器件工作機理。
　　本文從流體力學(xué)的基本原理出發(fā)，分析了流體數(shù)值模擬的控制方程，建立了微流控的數(shù)值計算公式。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入電場力對流體的影響，深入研究非均勻電場下的介電泳現(xiàn)象，以及介電泳力對液體運動的動力學(xué)控制機理，并通過仿真與傳統(tǒng)電潤濕力作用過程進(jìn)行了對比。本文同時研究了可自發(fā)極化的鐵電薄膜材料P(VDF-TrFE)，深入探討了它的電滯曲線和鐵電特性。并根據(jù)理論研究建立仿真模型，分別對

3、電極產(chǎn)生的介電泳力和極化鐵電薄膜產(chǎn)生的介電泳力對油膜影響進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明介電常數(shù)大的液體集中在電場平方梯度大的區(qū)域，與理論分析中介電泳力和電場平方梯度成正比的結(jié)論相符合。本文的研究結(jié)果對于今后微流體器件的設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化有著重要的意義。
　　在仿真模擬的指導(dǎo)下，本文進(jìn)行了介電泳液體實驗和極化鐵電薄膜介電泳液體實驗。實驗結(jié)果初步驗證了理論分析和仿真結(jié)論，不均勻電場下，包括被極化后的鐵電薄膜產(chǎn)生的不均勻電場下都可以觀察到液體產(chǎn)生形