The invention discloses a method for reducing the viscosity-slip behavior of solid-liquid interface under electric field. The method can significantly improve the movement behavior of micro-droplets on the solid surface and make the micro-droplets run smoothly on the solid surface under electric field. The method is to make the three-phase contact wire of micro-droplets at high DC voltage by changing the loading rate of DC voltage. By comparing the relationship between the length of the three-phase contact line and the increase of the wettability constant under different DC voltage loading rates, the micro-liquid at different voltage loading rates can be observed in real time. The stick slip behavior at the solid-liquid interface. The invention can improve the running fluency of micro-droplets on the solid surface by more than two times, and is mainly based on the DC programmable power supply, the contact angle measuring instrument and the image processing software. The experiment method is simple, the result is intuitive, accurate and reliable.
【技术实现步骤摘要】
一种降低电场下固液界面粘-滑行为的方法
本专利技术属于微流体控制系统
,具体涉及一种降低电场下固液界面粘-滑行为的方法。
技术介绍
微流体控制系统以微通道网络为结构特征,把整个实验室的功能集成在微型芯片上,在生物监测、环境保护、航天航空等领域具有广阔的应用前景。微流体控制系统的核心技术是对微液滴的精准驱动和控制。而介质上电润湿以其低能耗、制备简单、可靠性高等优点已成为备受欢迎的微液滴驱动技术之一。介质上电润湿指用绝缘层将导电表面与微液滴隔绝,通过电场改变固液界面的润湿特性,实现对微液滴的驱动。目前,介质上电润湿已经可以实现对微液滴的移动,分离和混合,但仍有许多问题亟待解决。电场下的微液滴在固体表面的运动受固液界面粘附力、表面粗糙度等因素的影响,常表现出粘-滑现象,即微液滴在运动过程中会出现运动阶段性停止。粘-滑现象使微液滴在固体表面无法连续顺畅的运动,对微液滴的精确控制会产生不利影响。三相接触线的粘滑现象使得基于介质上电润湿相关产品的流畅性、可靠性无法保证,大大影响介质上电润湿技术在产品上的应用和发展。目前降低介质上电润湿固液界面粘-滑现象有以下方法:1)制备具有足够低表面能的表面;2)给予额外的“震动能量”克服固液界面粘-滑效应;3)通过高频率交流电降低固液界面粘-滑现象。就方法1)而言,固体的表面能无法无止境的降低,当表面能达到一定阈值后,因受材料本身属性的影响,表面能无法进一步降低;方法2)虽然可以降低固液界面粘-滑现象,但是该方法需要额外提供振动源,设备占用空间较大,能耗高,且微小振动能难以精确施加,所以无法在实际工况中进行应用;方法3)通过 ...
【技术保护点】
1.一种降低电场下固液界面粘‑滑行为的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、以导电材料为基底,在导电材料表面涂覆厚度不超过2μm的绝缘层,对绝缘层表面进行疏水处理或涂覆疏水涂层,形成具有三明治结构的实验样品;步骤二、将实验样品用银浆粘附在纯铜铜板表面,将纯铜铜板置于接触角测量仪平台,并将纯铜铜板与可编程直流电源正极连接,滴加任意体积的微液滴到样品表面;将直径远小于微液滴体积的细铜丝电极插入微液滴内部,并将细铜丝与可编程直流电源负极相连;设置可编程直流电源电压范围及电压加载速率;启动接触角测量仪,选择动态接触角测量功能,通过接触角测量仪录制液滴形貌随电压增加而发生改变的视频;步骤三、重复步骤二,滴加新的微液滴到硅基超疏水实验样品表面,改变直流电源电压加载速率,获得不同电压加载速率下液滴形貌随电压变化视频;步骤四、将接触角测量仪录制的不同电压加载速率下微液滴体积随电压变化视频逐帧导出;随后使用接触角测量仪和图像处理软件分别得到液滴表观接触角和接触线长度随电润湿常数变化的关系图;步骤五、通过对比不同直流电压加载速率下微液滴表观接触角和接触线长度随电润湿常数的变化图,量化不同电压加载速率下固 ...
【技术特征摘要】
1.一种降低电场下固液界面粘-滑行为的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一、以导电材料为基底,在导电材料表面涂覆厚度不超过2μm的绝缘层,对绝缘层表面进行疏水处理或涂覆疏水涂层,形成具有三明治结构的实验样品;步骤二、将实验样品用银浆粘附在纯铜铜板表面,将纯铜铜板置于接触角测量仪平台,并将纯铜铜板与可编程直流电源正极连接,滴加任意体积的微液滴到样品表面;将直径远小于微液滴体积的细铜丝电极插入微液滴内部,并将细铜丝与可编程直流电源负极相连;设置可编程直流电源电压范围及电压加载速率;启动接触角测量仪,选择动态接触角测量功能,通过接触角测量仪录制液滴形貌随电压增加而发生改变的视频;步骤三、重复步骤二,滴加新的微液滴到硅基超疏水实验样品表面,改变直流电源电压加载速率,获得不同电压加载速率下液滴形貌随电压变化视频;步骤四、将接触角测量仪录制的不同电压加载速率下微液滴体积随电压变化视频逐帧导出;随后使用接触角测量仪和图像处理软件分别得到液滴表观接触角和接触线长度随电润湿常数变化的关系图;步骤五、通过对比不同直流电压加载速率下微液滴表观接触角和接触线长度随电润湿常数的变化图,量化不同电压加载速率下固液界面粘-滑行为的变化...
【专利技术属性】
技术研发人员:张亚锋,王永宁,吴晓兰,余家欣,姚永瑰,
申请(专利权)人:西南科技大学,
类型:发明
国别省市:四川,51
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