微液滴在PDMS软基体表面的动态摩擦行为研究

董聪慧, 张亚锋, 汤 程, 余家欣

(西南科技大学 制造过程测试技术教育部重点实验室, 四川 绵阳 621010)

微流体控制系统是指把整个分析实验室的功能集成在1块仅有几平方厘米的薄片上，实现常规化学或生物实验室的所有功能，在生物分析[1]、工业技术[2]和人工智能[3]等领域具有广泛的应用.近年来，随着对柔性器件的强烈需求，柔性微流体控制系统成为未来的发展方向[4-5].柔性微流体控制系统形式多样，但是其主要功能是在软基体表面实现微液滴的产生、输送、分裂和合并[6].对于弹性模量较低的软基体，微液滴表面张力会使软基体产生变形并形成“润湿脊”[7].“润湿脊”不仅具有动态变化特性[8]，还会增加固液界面黏附力[9]，从而导致微液滴运动过程中的固液界面的摩擦行为和能量耗散行为发生显著变化[10-11].因此，微液滴与软基体的摩擦行为是固液界面动态耦合变形和能量耗散的综合呈现.基于此，研究微液滴与软基体的界面摩擦行为可为微液滴运行参数和软基体力学性能优化提供参考，从而实现对微流体的精确控制.

在固液界面摩擦行为研究方面，王晓东等[12]通过引入固液界面滞后阻力（即摩擦力）对微液滴在固体表面的接触角滞后行为进行了分析.结果表明，固液界面摩擦力介于两个极值之间，分别由微液滴的前进角和后退角确定.因此，通过测量微液滴在固体表面的前进角与后退角可以对固液界面摩擦力进行计算.在试验……