学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

液体变焦透镜的EWOD特性和电场仿真研究

作　者: 焦娇
导　师: 梁忠诚
学　校: 南京邮电大学
专　业: 光学
关键词: 液体变焦透镜介电润湿效应(EWOD) 接触角测量电场仿真
分类号: O439
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 56次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

基于介电润湿(EWOD)的微流控液体变焦透镜易于实现微型化和阵列化,广泛应用于光通讯、数码产品、生物医学检测等领域。本课题主要是对导电硅橡胶芯片的EWOD的特性和液体变焦透镜的内芯电场分布进行数值仿真。本文首先介绍了微流控技术和介电润湿的发展状况;其次通过实验验证导电硅橡胶芯片的介电润湿(EWOD)的特性;采用COMSOL软件建立相应的透镜内芯模型,主要分析在不同的结构参数下(暂且不考虑液体材料的影响)透镜内部的电场分布,主要是研究液体透镜的绝缘层侧壁上的电场。具体工作如下:(1)验证导电硅橡胶芯片的EWOD特性:使用MATLAB软件的图像处理功能提取液滴边界并计算出液滴的接触角;采用最小二乘法拟合出接触角与电压的关系曲线来验证EWOD特性。(2)使用COMSOL软件对液体透镜内芯的电场进行仿真:建立圆台型内芯结构,改变圆台半角、绝缘层厚度、介电常数等参数观察其内芯电场的分布情况。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-11
  1.1 课题的研究背景和目的  8-9
  1.2 微流控技术的发展  9-11
    1.2.1 微流控技术的概述  9
    1.2.2 微流控光学的发展与应用  9-11
第二章 EWOD 的基础理论  11-18
  2.1 界面理论  11-13
    2.1.1 界面现象  11-12
    2.1.2 表面自由能  12-13
    2.1.3 表面张力  13
  2.2 液体的铺展和润湿  13-15
    2.2.1 液体的铺展  13-14
    2.2.2 固体的润湿  14-15
  2.3 接触角的测量方法  15-16
  2.4 介电润湿原理  16-18
第三章导电硅橡胶的EWOD 特性的研究  18-30
  3.1 测量EWOD 特性实验  18-20
    3.1.1 EWOD 实验原理  18
    3.1.2 EWOD 实验装置  18-19
    3.1.3 EWOD 实验步骤  19-20
  3.2 接触角的计算方法  20-21
  3.3 MATLAB 图像处理  21-23
    3.3.1 MATLAB 软件介绍  21
    3.3.2 图像处理过程（灰度化、二值化，滤除噪声）  21-23
  3.4 边界拟合与接触角计算  23-27
  3.5 用最小二乘法拟合曲线参数  27-30
第四章液体变焦透镜电场仿真研究  30-48
  4.1 液体透镜的原理与结构  30-32
  4.2 模型的建立  32-33
    4.2.1 COMSOL 软件简介  32-33
    4.2.2 液体透镜的简化模型  33
  4.3 仿真结果  33-46
    4.3.1 圆台半角对电场分布的影响  35-39
    4.3.2 绝缘层厚度对电场分布的影响  39-40
    4.3.3 介电常数对电场分布的影响  40-41
    4.3.4 板间距离对电场分布的影响  41-42
    4.3.5 圆柱模型  42-46
  4.4 综合分析  46-48
第五章总结与展望  48-50
  5.1 总结  48-49
  5.2 展望  49-50
致谢  50-51
参考文献  51-54
攻读硕士研究生期间发表的学术论文  54

液体变焦透镜的EWOD特性和电场仿真研究

内容摘要

全文目录

相似论文