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液态金属电润湿效应仿真研究

摘要——近年来，微流控技术蓬勃发展，而基于介电润湿的液滴驱动技术是微流控中的一项关键技术，具有控制性能好、能耗低、精度高、结构简单、制造工艺与集成电路工艺兼容、响应速度快等众多优点，在电气领域有着极为广阔的应用前景。本文使用Comsol Mutiphysics^®软件对镓铟锡合金在介电润湿中的运动行为进行了仿真，并探究了关键参数对介电润湿现象的影响。结果表明三相线滑移是介电润湿可改变接触角的原因。观察液滴运动行为发现，施加电压后出现表面波，从而引发三相线振荡。当表面波衰减直至消失，液滴达到新的稳定状态。当液滴半径在100μm以下时重力影响可以忽略；增大电压可以使变形量线性增大，但电压过高时液滴将破碎；高介电常数的材料可以有效降低驱动电压；在实际应用中电压上升速率对液滴变形稳定性没有影响。本文结论有助于揭示镓铟锡合金在介电润湿过程中的运动细节，以及不同参数对液滴介电润湿行为的影响，为发明基于介电润湿技术的新型微尺度器件提供了基础理论支持。



关键词：介电润湿，镓铟锡合金，接触角，动网格





参考文献:

[1]…Liu TY, P Sen, and CJ Kim. Characterization of Nontoxic Liquid-Metal Alloy Galinstan for Applications in Microdevices.[J]. Journal of Microelectromechinal Systems, 2012.4, 21(2): 443-450.

[2]…Li DQ, Encyclopedia of Microfluidics and Nanofluidics[M]. Boston, Massachusetts,: Springer, 2008: 752-753.

[3]…P Sen, CJ Kim, A Fast Liquid-Metal Droplet Microswitch Using EWOD-Driven Contact-Line Sliding[J]. Journal of Microelectromechinal Systems, 2009.2, 18(1): 174-185.

[4]…汤俊俊. 基于介质上电润湿的数字微流控芯片研究[D]. 厦门: 厦门大学, 2015.

[5]…许晓威. 基于介电湿润效应的微液滴驱动机理与操作方法研究[D]. 江苏: 苏州大学, 2014.