實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：基于介電潤(rùn)濕的低成本數(shù)字微流控芯片研究與應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模捍罱〝?shù)字微流控系統(tǒng)的硬件裝置，對(duì)系統(tǒng)電源裝置和電路控制裝置進(jìn)行了選擇，然后制備兩種不同電極材料的低成本DMF芯片：以聚對(duì)苯二甲酸乙二脂（PET）為基底，通過(guò)激光刻蝕技術(shù)制作基于ITO金屬電極的DMF芯片；通過(guò)絲網(wǎng)印刷技術(shù)，以聚酯薄膜和無(wú)紡布為基底制作碳油墨電極的DMF芯片。硬件裝置與DMF芯片構(gòu)成數(shù)字微流控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)芯片上液滴的移動(dòng)、合并，證明系統(tǒng)的可行性，最后對(duì)運(yùn)動(dòng)的液滴進(jìn)行受力分析。

測(cè)試設(shè)備：ATA-2161高壓放大器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、繼電器、示波器、單片機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：數(shù)字微流控系統(tǒng)圖

數(shù)字微流控系統(tǒng)由三部分組成：電源裝置、電路控制裝置以及數(shù)字微流控芯片，數(shù)字微流控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與搭建就是把這三部分連接，通過(guò)精準(zhǔn)控制輸送到芯片電極上交流電信號(hào)的通斷，來(lái)驅(qū)動(dòng)芯片上的液滴進(jìn)行研究，示意圖如圖1所示。

由介電潤(rùn)濕原理可知，對(duì)芯片上的電極施加高電壓時(shí)，能夠誘導(dǎo)液滴內(nèi)部的界面張力梯度使得疏水處理后的液滴進(jìn)行移動(dòng)。通過(guò)單片機(jī)輸入的時(shí)序，來(lái)控制繼電器傳送到芯片電極上的交流電信號(hào)的通斷。經(jīng)由函數(shù)發(fā)生器和高壓放大器放大的輸出交流電壓為300Vrms，頻率1kHz。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)選擇的液滴是體積8μL的去離子水溶液，在輸入交流電壓300Vrms，正弦波頻率1kHz的情況下，通過(guò)延時(shí)時(shí)序設(shè)置電極通斷時(shí)間為2s，即液滴在芯片上移動(dòng)到下一個(gè)位置需要2s。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，數(shù)字微流控芯片實(shí)現(xiàn)了液滴的移動(dòng)和融合，如圖2所示。

圖2：液滴的移動(dòng)

高壓放大器推薦：ATA-2161

圖：ATA-2161高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

應(yīng)用：超聲測(cè)試、無(wú)損檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷、介電電泳細(xì)胞分選、超聲霧化、超聲聚焦

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審核編輯 黃宇