實驗名稱：基于介電潤濕的低成本數(shù)字微流控芯片研究與應用

實驗目的：搭建數(shù)字微流控系統(tǒng)的硬件裝置，對系統(tǒng)電源裝置和電路控制裝置進行了選擇，然后制備兩種不同電極材料的低成本DMF芯片：以聚對苯二甲酸乙二脂（PET）為基底，通過激光刻蝕技術制作基于ITO金屬電極的DMF芯片；通過絲網(wǎng)印刷技術，以聚酯薄膜和無紡布為基底制作碳油墨電極的DMF芯片。硬件裝置與DMF芯片構成數(shù)字微流控系統(tǒng)，實現(xiàn)芯片上液滴的移動、合并，證明系統(tǒng)的可行性，最后對運動的液滴進行受力分析。

測試設備：ATA-2161高壓放大器、函數(shù)信號發(fā)生器、繼電器、示波器、單片機等。

實驗過程：

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)的設計與搭建就是把這三部分連接，通過精準控制輸送到芯片電極上交流電信號的通斷，來驅(qū)動芯片上的液滴進行研究，示意圖如圖1所示。

由介電潤濕原理可知，對芯片上的電極施加高電壓時，能夠誘導液滴內(nèi)部的界面張力梯度使得疏水處理后的液滴進行移動。通過單片機輸入的時序，來控制繼電器傳送到芯片電極上的交流電信號的通斷。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。

實驗結果：

實驗選擇的液滴是體積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，通過延時時序設置電極通斷時間為2s，即液滴在芯片上移動到下一個位置需要2s。經(jīng)過實驗，數(shù)字微流控芯片實現(xiàn)了液滴的移動和融合，如圖2所示。

圖2：液滴的移動

高壓放大器推薦：ATA-2161

圖：ATA-2161高壓放大器指標參數(shù)

應用：超聲測試、無損檢測、驅(qū)動壓電陶瓷、介電電泳細胞分選、超聲霧化、超聲聚焦

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審核編輯 黃宇