电润湿芯片中的液滴操控+文献综述(3)
2000年5月第四届国际µTAS会议的召开是对微全分析系统发展的一次全面检阅，它预示着微全分析系统的一个更大的发展高潮即将到来。
1.1.2 微流控芯片发展趋势
1）微流控芯片的分心对象从一般成分变成单分子或单细胞。
2）微流控分析系统从以激光诱导荧光及光度法为主要检测器发展到多种检测手段，如电化学、质谱、原子光谱、光声光谱、化学发光等。最近黄晓晶等实现了毛细管电泳微流控芯片上金属离子与氨基酸的分离与化学发光检[4]。
3）微流控芯片从以玻璃基质为主发展到玻璃与高分子聚合材料并重，尤其在芯片的产业化方面，后者将更具备优势[5]。
1.2 研究状况及进展
1.2.1 电润湿定义
电润湿是一种微流体现象，在最近的时间被广泛地用作各种流体及光电设备的驱动机制。
电润湿（Electrowetting，EW）是指通过改变液滴与绝缘基板之间电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象，如图2。所谓润湿是指固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。液体在固体表面不能铺展，接触面有收缩成球形的趋势，就是不润湿，不润湿就是液体对固体表面的附着力小于其内聚力。
2：介质上电润湿原理示意图
疏水表面的湿润性可以通过改变电压大小来改变（故名电润湿），使其表面变得更亲水（湿润）。
由于原先疏水的表面现在变得更吸水，油层不得不改变其形式。这种界面属性控制是电润湿应用的基础。
1.2.2 电润湿发展过程
早在1875年，法国科学家Lippmann观察到在汞和电解液之间加电压，会出现的毛细下降现象；并提出了著名的Young-Lippmann方程[6] 。1981年贝尔实验室的Beni研究了电润湿的相关动力学[7],并提出了基于电润湿显示的概念。之后一段时间介电层被应用到电润湿模型,以尽量减少电解的发生,这被称为基于介质的电润湿( Electrowetting on Dielectric，EWOD)。2003年, 荷兰皇家飞利浦电子公司的研究人员在Nature杂志上发表了一篇名为“Video-speed electronic paper based on electrowetting”的文章[8]，该文章展示了电润湿在未来显示中的应用以及诸多优点，对用于开发基于电润湿的高亮度节能超薄新型显示器具有非常重大的作用。从中可以看出该技术已成为很多国际公司发展的重要步骤。随着研究的逐步深入，人们发现，电润湿在微流体操作、芯片实验室、微变焦透镜以及印刷等方面有着广泛的应用。
1.2.3 电润湿应用
1）显示方面的应用
电润湿技术利用油与水界面固有的自然力以及为利用这些力量而开发出的方法。Philips门下的专业显示器厂商Liquavista公司首先研制出这种显示技术，其研究成果发表在2003年第8期的Nature杂志上，Philips已经拥有了这项技术的专利，如图3。
Philips的这项专利使用了一种可以把水从表面排除、以油膜作为介质的高疏水材料，形成分离的油相和水相，抗水表面的湿润效果可以使用电压来改变（故名电润湿），令表面变得更亲水（湿润）。由于原先抗水的表面现在变得更吸水，油层不得不改变其形式。这种界面属性控制是电润湿应用的基础。在形成显示时，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。在原则上可以给予像素任何想要的颜色，从而获得各种显示结果。
图3：显示方面的应用
作为一种反射式显示技术，电润湿显示器的光反射效率超过50%，因此，亮度比LCD高两倍，在强阳光下仍可观看。同时，电润湿显示器无需偏光片、无需极化，没有视角范围限制，所有可视角度皆表现稳定。最重要的是，由于消除了背光照明，所以可以显著降低功耗，功耗只有相同尺寸的LCD屏的1/10。与电子纸相比，电润湿显示器的优势是相应速度快（电润湿显示器的响应时间小于10ms）。