单指式微执行器端面冷凝液滴的迁移特性

摘要

操作液滴是液体介质微操作机器人的先决条件,研究单指微执行器端面冷凝液滴的迁移特性,对操作液滴的稳定获取具有重要指导意义.首先分析基于冷凝液滴的微构件柔顺操作原理,推导作用于微球上的液桥力方程.建立单指微执行器端面的冷凝液滴生长模型,包括单液滴生长、液滴合并、温度诱导和边缘滞后,分析影响端面冷凝液滴迁移的因素.直径130—400μm单指微执行器的端面冷凝实验表明,冷凝液滴经过生长合并后,在端面形成单个液滴,温度梯度和边缘效应会影响所形成液滴的稳定性.在制冷片表面温度–5℃,环境温度24℃,湿度37％ 的条件下,直径400μm的疏水执行器末端最终获取5.5 nL的液滴,且固着在端面.相对于未处理执行器,疏水处理后的微执行器末端的冷凝液滴更稳定.实验结果验证了理论分析的有效性.