微流体控制技术指的是对微量液体进行操控与处理的科学技术,涉及到工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等多学科领域。在众多微流体驱动技术中,基于介质上电润湿的微流体控制技术具有无污染、实时驱动、响应速度快、长期稳定可靠等优点,被认为是最具潜力的微流体驱动技术之一。文献调研发现,前期对基于介质上电润湿的微流体控制技术的研究主要集中在电学性质和材料特性优化等方面,但电场下固液界面特性及电压加载速率等因素对介质上电润湿性能的影响研究还不充分。本论文主要研究电场下固液界面粘滑和定向滑动问题。在本研究中,使用接触角测量仪和可编程直流电源研究了固体表面粗糙度、微结构、电压加载速率等因素对介质上电润湿动态特性的影响,并提出了一种电路保护装置和定向驱动液滴的方法。基于以上研究,本论文的主要结论如下:(1)对具有不同表面粗糙度基底材料的介质上电润湿响应进行研究发现,微液滴驱动电压的阈值随表面粗糙度的增加指数增加;微液滴在固体表面的驱动电压与固液界面钉扎力和粘附力相关,钉扎力随表面粗糙度增加而增加,粘附力随电压的增加而增加。钉扎力和粘附力的增加与固液界面水分子在电场下的重新排列密切相关,其带电水分子数量取决于电场下的固液界面实际接触面积。因此,固液界面摩擦力是钉扎力和粘附力共同作用的结果。(2)增加直流电电压加载速率可使微液滴的滑动距离增加。微液滴在电场作用下是粘-滑运动的过程。当电压加载速率为1V/s时,液滴在饱和前至少滑动7次,但当电压加载速率为10 V/s和50 V/s时,滑动次数分别为3次和2次。此外,当电压加载速率从1V/s增加到50 V/s时,液滴每次滑动的平均距离增加了约四倍以上。动力学分析表明,在较高的电压加载速率下实现较远的滑动距离归因于固液界面分子振动频率的增加和微液滴运动的惯性效应。(3)通过表面结构控制微液滴的定向滑动。固体表面微凸体的不均匀分布会引起液滴左右接触角的差异。液滴的滑动方向和滑动距离受微凸体分布的影响,这主要与三相接触线处受力不均匀有关;此外,对三种不同盐浓度微液滴在粗糙表面的滑动行为研究表明,盐浓度并不会影响微液滴在电场下的滑动行为。基于实验结果,在固体表面制备了不同隆起高度的微结构用于控制微液滴的滑动行为。结果表明,当微织构隆起高度远高于疏水层表面粗糙度时,滑动距增加,滑移方向背离微织构方向。