鐵電薄膜潤濕特性的仿真研究.pdf

1、近年來隨著科技的進步，顯示技術得到了突破性進展，各種新型顯示設備的問世給傳統(tǒng)閱讀帶來了全新體驗。以電泳和電潤濕顯示技術作為支撐的電子紙顯示器因為超薄輕便、可彎曲、超低功耗等優(yōu)點漸漸得到市場的認可。其中與電潤濕相似的介電泳技術在液體微流控方面的應用是當前研究熱點。另一方面，目前熱門的具有自極化性質的鐵電薄膜材料，可以通過外加電場及材料本身的極化來控制材料表面的場強分布，從而產生介電泳力，控制微流體的運動。本文將介電泳對流體的控制與鐵電薄膜

2、的自極化特性相結合，探索新型的微流體器件工作機理。
　　本文從流體力學的基本原理出發(fā)，分析了流體數(shù)值模擬的控制方程，建立了微流控的數(shù)值計算公式。在此基礎上，進一步引入電場力對流體的影響，深入研究非均勻電場下的介電泳現(xiàn)象，以及介電泳力對液體運動的動力學控制機理，并通過仿真與傳統(tǒng)電潤濕力作用過程進行了對比。本文同時研究了可自發(fā)極化的鐵電薄膜材料P(VDF-TrFE)，深入探討了它的電滯曲線和鐵電特性。并根據(jù)理論研究建立仿真模型，分別對

3、電極產生的介電泳力和極化鐵電薄膜產生的介電泳力對油膜影響進行仿真研究，結果表明介電常數(shù)大的液體集中在電場平方梯度大的區(qū)域，與理論分析中介電泳力和電場平方梯度成正比的結論相符合。本文的研究結果對于今后微流體器件的設計和結構優(yōu)化有著重要的意義。
　　在仿真模擬的指導下，本文進行了介電泳液體實驗和極化鐵電薄膜介電泳液體實驗。實驗結果初步驗證了理論分析和仿真結論，不均勻電場下，包括被極化后的鐵電薄膜產生的不均勻電場下都可以觀察到液體產生形