兩相流液體透鏡的動態(tài)模型與仿真研究.pdf

1、本論文針對新型的可變焦液體透鏡進行了研究。首先分析了單液體透鏡和雙液體透鏡的發(fā)展情況，以及目前在兩相液體透鏡陣列上所取得的一些研究成果。其次在理論研究方面，重點討論了潤濕理論中液體表面與接觸角的關系、壓強差與液面半徑及表面張力關系，和微通道中液面的毛細上升現(xiàn)象，并利用最小自由能原理推導出描述液體表面張力與接觸角的楊氏方程，以及曲率液面的楊氏-拉普拉斯壓強差方程。在此基礎上，研究了用水平集方法分析兩相液體在微透鏡陣列結構中的流動情況，建立

2、了單、雙通道模型，重點分析了兩相液體在微透鏡陣列結構中的動態(tài)過程，通過軟件仿真研究了液體透鏡結構的上下通道高度、孔徑大小、孔徑高度、孔徑間距等幾何參數(shù)對液體透鏡陣列變焦一致性和變焦速率的影響。最后在仿真研究的基礎上，制備了較理想的兩相液體微透鏡陣列結構，并通過控制液體的體積量獲得了很好的陣列變焦效果。
　　 本論文完成的主要工作有：
　　 (1)建立了單、雙通道結構模型，利用COMSOL軟件仿真兩相液體在微通道陣列結構中

3、的曲率變化情況，定性分析得出增大上通道高度與孔徑比值，以及與下通道高度的比值，可以提高透鏡陣列的焦距一致性及變焦速率。
　　 (2)在仿真研究的基礎上，選用SU-8光刻膠實驗制備微透鏡陣列結構，研究了SU-8的制備工藝。研究發(fā)現(xiàn)，為了獲得較高質(zhì)量的微通道陣列結構，需要控制好預烘和后烘溫度和時間，并且要盡量降低曝光時產(chǎn)生的衍射。實驗中采用兩種不同的方法制備微透鏡陣列結果，并對兩種方法進行對比。
　　 (3)對制備的微透鏡陣