基于电润湿的液滴配发(3)
时间:2018-04-11 22:30 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
从最初的微电子工业发展而来的微流体技术已经渗透到许许多多现代机械领域。其中最著名的微流体例子就是芯片实验室（Lab-On-Chip）系统[5]，该系统被用于医学DNA检测、蛋白质分析及一些其他生物诊断。过去大部分的Lab-On-Chip技术都是基于在硅片或者玻璃上刻蚀形成流道来控制液体或者通过从硬质模板上压印得到流道。最近，对独立的液滴进行操控技术也得到了广泛关注。 1.2国内外研究现状 1.2.1 液滴形成技术的研究现状 1.2.2 液滴操作技术的研究现状 1.3课题研究意义 1.3.1电润湿的研究意义 电润湿是一种微流体现象，它已经开始广泛地被用作各种流体或者电光设备的驱动机制。 由于微流控芯片在自动化、集成化、高效化和便携化等方面拥有巨大的潜力,目前微流控芯片已成为分析仪器发展的重要方向和研究前沿。对小尺寸容量范围内的液体进行输运、分离和混合等操纵与控制是微流控芯片系统发展的基础,也是当前国际上最具挑战性的研究热点之一。电润湿技术是指利用不同液体的界面之间固有的自然力以及为利用这些力量而开发出的方法。 电润湿显示技术的应用首先是Philips公司门下的专业显示器厂商将这种技术研制出来。在应用成显示技术时，电润湿原则可被用来建立一个像素调制器。当不同像素被独立激活以创建影像时，油被染上一种颜色，从而形成显示。如图1.4所示，电润湿效应一个很大的作用就是用作显示器。基于电润湿效应制作的显示器亮度要比其它一般显示器好，而且能耗要低。 1.4 电润湿显示技术实例 1.3.2 微流控芯片的研究意义 目前，主流形式的微流控芯片是通过设计不同的微通道结构来控制微流体在整个系统中的流动，通过这样达到完成常规化学、生物等实验的目的。微流控芯片的基本特征是多种单元技术在微小可控平台上灵活组合和规模集成，这也正是微流控芯片的最大优势。如图 1.5所示，为几种微流控芯片实例。 1.5 微流控芯片实例 液滴近年来作为在微流控芯片上出现的一种新的流体运动形式，每一个液滴都可以被看作为独立的微反应器，并且可以用来研究微尺寸上的反应及其过程。液滴作为微反应器，有如下一些优点：（1）液滴体积小，试剂消耗少，可以节省大量试剂，尤其是价格昂贵，稀有的一些试剂；（2）样品本身无扩散，样品溶液被不相溶的液体包围，这样样品分子就被保留在水溶液中，可以保持样品浓度的稳定；（3）液滴内部无法向外扩散，油相的包围使得水分子的蒸发受到抑制，反应环境比较稳定；（4）每个液滴都被不相溶的油相包围，液滴与通道壁不直接接触，相邻液滴也被油相分开，所有的液滴都跟随油相一起运动，避免了相邻液滴间的物质交换，这样就隔绝了样品间的交叉污染；（5）液滴体积比较小、反应时间比较快，混合迅速，具有很高的传热效率、传质效率。液滴作为微反应器，已被应用于生物、化学以及生命科学等领域。利用液滴研究微观条件下众多生物、化学反应，效果是其它研究方法无法相比的。 在上述应用领域中，以液滴为基础，对细胞、化学试剂、蛋白质等微颗粒、大分子等物质进行操控，可以更精确的控制各个反应的实验条件，灵活的控制参与反应的各个组分的实际用量，并且缩短反应时间，操作实例如图1.6所示。由于微流控芯片技术具有高效、精确、快速、微型化等技术特点，在化学分析、生物技术、环境保护等许多领域都有着巨大的应用前景，所以十分有必要在各个领域对微流控芯片技术进行深入研究，实现该领域科学技术突破性的进展，而液滴的生成与操纵技术研究作为液滴相关应用的基础，是这些研究过程中过程中必不可少而且至关重要的一个环节。 (责任编辑：qin) |