调制声表面波驱动液滴的研究

作     者：王如阳 万建国 WANG Ruyang;WAN Jianguo

作者机构：南京大学物理学院江苏南京210093 

出 版 物：《声学技术》 (Technical Acoustics)

年 卷 期：2024年第43卷第4期

页      面：451-457页

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

主　　题：声表面波 微流控系统 液滴驱动 调制信号 

摘      要：研究旨在探究调制声表面波驱动下微液滴运动的规律。利用矩形波调制的正弦信号激励声表面波实现了对微液滴的定向驱动,通过拍摄并分析液滴运动影像获取了液滴的运动速度。对比了有调制的声表面波驱动与连续声表面波驱动的液滴运动之间的差异,结果表明使用调制后的声表面波,驱动效率高、液滴形状变化小的优势。测量了调制声表面波驱动下不同体积液滴的运动速度,研究表明,体积为3~4μL的液滴具有最快的驱动速度,这主要是由于体积为3~4μL的液滴对声能具有最佳的吸收效率。测量了液滴运动速度与驱动声表面波调制频率、占空比的关系,结合数值模拟解释了液滴的运动机理,说明了液滴驱动速率与调制信号的匹配关系,同时,最大速度对应的调制信号频率随体积先上升后下降,在体积为3.5μL处最高。当液滴体积为3.5μL、调制频率为40 Hz、占空比为70%时液滴驱动速度最大。通过对声表面波激励信号的调制,能够在高效驱动液滴的同时保持液滴形态相对稳定。在液滴微流控系统中,形状保持对液滴的输运和后续处理至关重要,因此调制声表面波驱动液滴的方法具有广阔的应用前景。