Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Электродылдалдау – қолданылған электр өрісі арқылы беттің (әдетте гидрофобты) ылғалдану қасиеттерін өзгерту.
Electrowetting is the modification of the wetting properties of a surface (which is typically hydrophobic) with an applied electric field.
Тарих
Күкірт және басқа сұйықтықтардың өзгермелі зарядталған беттердегі электрмен ылғалдануы, бәлкім, алғаш рет 1875 жылы Габриэль Липпман түсіндірген, ал одан бұрын көп қалыптасқан. А. Н. Фрумкин 1936 жылы су тамшыларының пішінін өзгерту үшін беттік зарядты қолданды. «Электрмен ылғалдану» терминін алғаш рет 1981 жылы Г. Бени мен С. Хаквуд жаңа типтегі дисплей құрылғысын жобалауға арналған әсерді сипаттау үшін енгізді, олар үшін патент алды. Химиялық және биологиялық сұйықтықтарды манипуляциялау үшін микросұйықтық тізбектерінде «сұйық транзисторды» қолдануды алғаш рет Дж. Браун 1980 жылы зерттеді, кейін 1984–1988 жылдары NSF гранттары 8760730 және 8822197 арқылы қаржыландырылды. Бұл зерттеу оқшаулағыш диэлектрлік және гидрофобтық қабаттарды (EWOD), араласпайтын сұйықтықтарды, тұрақты ток немесе радиожиілікті қуатты, сондай-ақ үлкен немесе сәйкес келетін индий-қалайы оксиді (ITO) электродтары бар миниатюралық араластырылған (тісті ара) электродтардың массивтерін қамтыды. Бұл массивтер нанотамшыларды сызықтық, шеңберлік және бағытталған жолдарда цифрлық түрде жылжытуға, сұйықтықтарды соруға немесе араластыруға, резервуарларды толтыруға және сұйықтық ағынын электрондық немесе оптикалық түрде басқаруға мүмкіндік берді. Кейіннен, Дж. Сильвермен бірлесіп жұмыс істегенде, NIH-да EWOD негізіндегі электрмен ылғалдану, жеке және араласпайтын сұйықтықтардың массивтерін жылжыту, бөлу, ұстау және жабу үшін қолданылды. 1993 жылы Бруно Берге жалаңаш электродтың үстіне оқшаулағыш қабатты қолданып, электрмен ылғалдануды зерттеді. Осы диэлектрлік қабатпен жабылған беттегі электрмен ылғалдану «диэлектрлік электрмен ылғалдану» (EWOD) деп аталады, ол жалаңаш электродтағы дәстүрлі электрмен ылғалданудан ерекшеленеді. EWOD жүйесіндегі металл электродты жартылай өткізгішпен алмастыру арқылы электрмен ылғалдануды көрсетуге болады. Электрмен ылғалдану сонымен қатар, өткізгіш тамшыға (мысалы, сынап) кері кернеу қолданылғанда байқалады, ол жартылай өткізгіш бетіне (мысалы, кремнийге) тікелей орналастырылып, Schottky диодының электрлік тізбегінде Schottky контаксісін құрайды – бұл әсер «Schottky электрмен ылғалдануы» деп аталады. Электрмен ылғалдану арқылы сұйықтықтарды микросұйықтықпен манипуляциялау алдымен судағы сынап тамшыларымен, кейіннен ауадағы су тамшыларымен көрсетілді. Егер сұйықтық дискреттендіріліп, бағдарламаланатын түрде манипуляцияланса, бұл тәсіл «Цифрлық микросұйықтық тізбектері» немесе «Цифрлық микросұйықтық» деп аталады. Диэлектрлік электрмен ылғалдану арқылы дискреттеуді (EWOD) алғаш рет Чо, Мун және Ким көрсетті.
The electrowetting of mercury and other liquids on variably charged surfaces was probably first explained by Gabriel Lippmann in 1875 and was certainly observed much earlier. A. N. Frumkin used surface charge to change the shape of water drops in 1936. The term electrowetting was first introduced in 1981 by G. Beni and S. Hackwood to describe an effect proposed for designing a new type of display device for which they received a patent. The use of a "fluid transistor" in microfluidic circuits for manipulating chemical and biological fluids was first investigated by J. Brown in 1980 and later funded in 1984–1988 under NSF Grants 8760730 & 8822197, employing insulating dielectric and hydrophobic layer(s) (EWOD), immiscible fluids, DC or RF power; and mass arrays of miniature interleaved (saw tooth) electrodes with large or matching indium tin oxide (ITO) electrodes to digitally relocate nano droplets in linear, circular, and directed paths, pump or mix fluids, fill reservoirs, and control fluid flow electronically or optically. Later, in collaboration with J. Silver at the NIH, EWOD based electrowetting was disclosed for single and immiscible fluids to move, separate, hold, and seal arrays of digital PCR sub samples. Electrowetting using an insulating layer on top of a bare electrode was later studied by Bruno Berge in 1993. Electrowetting on this dielectric coated surface is called electrowetting on dielectric (EWOD) to distinguish it from the conventional electrowetting on the bare electrode. Electrowetting can be demonstrated by replacing the metal electrode in the EWOD system by a semiconductor. Electrowetting is also observed when a reverse bias is applied to a conducting droplet (e. g. mercury) which has been placed directly onto a semiconductor surface (e. g. silicon) to form a Schottky contact in a Schottky diode electrical circuit configuration – this effect has been termed ‘Schottky electrowetting’. Microfluidic manipulation of liquids by electrowetting was demonstrated first with mercury droplets in water and later with water in air Manipulation of droplets on a two dimensional path was demonstrated later. If the liquid is discretized and programmably manipulated, the approach is called "Digital Microfluidic Circuits" or "Digital Microfluidics". Discretization by electrowetting on dielectric (EWOD) was first demonstrated by Cho, Moon, and Kim.
Кері электрмен дымқылдау
Кері электрмен дымқылдауды механикалық-электрлік инженерлік жолмен энергия алуға болады.
Reverse electrowetting can be used to harvest energy via a mechanical to electrical engineering scheme.
Электрмен дымқылдаудың тағы бір түрі – сұйыққа қаныққан пленкадағы электрмен дымқылдау. Сұйыққа қаныққан пленка, сұйық майлау затын кеуекті мембранаға, сұйық және қатты фазалардың ылғалдану қасиеттерін мұқият реттеу арқылы бекіту арқылы жасалады. Сұйық-сұйық интерфейсіндегі байланыс сызығының минималды бекітілуін пайдалана отырып, EWOLF-тағы тамшыға жауап беру дәстүрлі EWOD-ға қарағанда жоғары ауыстырылатындық және қайтымдылық деңгейімен электрлік түрде басқарылуы мүмкін. Сонымен қатар, кеуекті мембранаға сұйық майлау фазасының енуі тұтқыр энергияның таралуын тиімді түрде күшейтеді, тамшының тербелуін тоқтатады және қажетті электрмен дымқылданудың қайтымдылығынан айырылмастан жылдам жауап беруге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, EWOLF-қа тән демпферлік эффектіні сұйық майлау құралының тұтқырлығы мен қалыңдығын өзгерту арқылы реттеуге болады.
Another electrowetting configuration is electrowetting on liquid infused film. The liquid infused film is achieved by locking a liquid lubricant in a porous membrane through the delicate control of wetting properties of the liquid and solid phases. Taking advantage of the negligible contact line pinning at the liquid liquid interface, the droplet response in EWOLF can be electrically addressed with enhanced degree of switchability and reversibility compared to the conventional EWOD. Moreover, the infiltration of liquid lubricant phase in the porous membrane also efficiently enhances the viscous energy dissipation, suppressing the droplet oscillation and leading to fast response without sacrificing the desired electrowetting reversibility. Meanwhile, the damping effect associated with the EWOLF can be tailored by manipulating the viscosity and thickness of liquid lubricant.
Опто және фотоэлектроэмиссиялық дәнекерлеу
Оптоэлектроуылғау және фотоэлектроуылғау – оптикалық түрде туындайтын электрлік уылғау эффектілері. Оптоэлектроуылғау фотоөткізгішті пайдалануды қамтиды, ал фотоэлектроуылғау фотосыйымдылықты пайдаланады және электрлік уылғау үшін қолданылатын сұйық/изолятор/өткізгіш қабаттағы өткізгіш жартылай өткізгішпен алмастырылғанда байқалуы мүмкін. Жартылай өткізгіштің кеңістіктік заряд аймағындағы заряд тасымалдаушылардың санын оптикалық түрде өзгерту арқылы сұйық тамшысының контактілік бұрышын үздіріссіз өзгертуге болады. Бұл эффект Янг-Липпман теңдеуінің модификациясы арқылы түсіндіріледі.
Optoelectrowetting, and photoelectrowetting are both optically induced electrowetting effects. Optoelectrowetting involves the use of a photoconductor whereas photoelectrowetting use a photocapacitance and can be observed if the conductor in the liquid/insulator/conductor stack used for electrowetting is replaced by a semiconductor. By optically modulating the number of carriers in the space charge region of the semiconductor, the contact angle of a liquid droplet can be altered in a continuous way. This effect can be explained by a modification of the Young Lippmann equation.
Материалдар
Әлі тергеліп жатқан себептерге байланысты, теориялық болжамдарға сәйкес электрлік ылғалдану мінез-құлқы тек шектеулі беттерде ғана байқалады. Осы себепті, бетті қаптау және функционалдық қасиеттерін өзгерту үшін қолданылатын балама материалдар күтілетін ылғалдану мінез-құлқын жасауға жұмылдырылады. Мысалы, аморфты фторполимерлер электрлік ылғалдану қаптамасы ретінде кеңінен қолданылады, және осы фторполимерлердің мінез-құлқы тиісті беттік өрнектер арқылы жақсартылуы мүмкін екендігі анықталды. Бұл фторполимерлер қажетті өткізгіш электродты, әдетте алюминий фольгасынан немесе индий-мырыш оксидінен (ITO) жасалғанды, жауып, қажетті электрлік ылғалдану қасиеттерін қамтамасыз етеді. Мұндай полимерлердің үш түрі коммерциялық түрде қолжетімді: FluoroPel гидрофобты және супергидрофобты V сериялы полимерлерін Cytonix, CYTOP-ты Asahi Glass Co., ал Teflon AF-ті DuPont сатады. SiO2 және шыны бетіндегі алтын сияқты басқа материалдар да қолданылған. Бұл материалдар беттердің өзінің электр тогы үшін жерге тұйықталу электродтары ретінде жұмыс істеуіне мүмкіндік береді. Модульді және реттелетін линзалар, электрондық дисплейлер (электрондық қағаз), сыртқы электрондық дисплейлер және оптикалық талшықтарға арналған коммутаторлар үшін де қолданылады. Электрлік ылғалдану соңғы уақытта жұмсақ заттарды манипуляциялау үшін, әсіресе, кофе сақинасы әсерін жою үшін қолданылуда. Сонымен қатар, мұнай төгілуін тазалау және мұнай-су қоспаларын бөлу үшін электрлік ылғалдану функциясы бар сүзгілер ұсынылған.
For reasons that are still under investigation, only a limited set of surfaces exhibit the theoretically predicted electrowetting behavior. Because of this, alternative materials that can be used to coat and functionalize the surface are used to create the expected wetting behavior. For example, amorphous fluoropolymers are widely used electrowetting coating materials, and it has been found that the behavior of these fluoropolymers can be enhanced by the appropriate surface patterning. These fluoropolymers coat the necessary conductive electrode, typically made of aluminum foil or indium tin oxide (ITO), to create the desired electrowetting properties. Three types of such polymers are commercially available: FluoroPel hydrophobic and superhydrophobic V series polymers are sold by Cytonix, CYTOP is sold by Asahi Glass Co., and Teflon AF is sold by DuPont. Other surface materials such as SiO2 and gold on glass have been used. These materials allow the surfaces themselves to act as the ground electrodes for the electric current. from modular to adjustable lenses, electronic displays (e paper), electronic outdoor displays, and switches for optical fibers. Electrowetting has recently been evoked for manipulating soft matter particularly, suppressing coffee ring effect. Furthermore, filters with electrowetting functionality has been suggested for cleaning oil spills and separating oil water mixtures.
Халықаралық кездесу
Электрмен дымқылдандыру бойынша халықаралық жиын екі жылда бір рет өткізіледі. Соңғы жиын 2018 жылдың 18-20 маусымында Нидерландыдағы Твенте университетінде өтті. Электрмен дымқылдандыру жиынын өткізген алдыңғы қалалар: Монс (1999), Эйндховен (2000), Гренобль (2002), Блауберен (2004), Рочестер (2006), Лос-Анджелес (2008), Поханг (2010), Афина (2012), Цинциннати (2014), Тайбэй (2016).
An international meeting for electrowetting is held every two years. The most recent meeting was held on June 18 to 20, 2018, at the University of Twente, the Netherlands. The previous hosts of the electrowetting meeting are: Mons (1999), Eindhoven (2000), Grenoble (2002), Blaubeuren (2004), Rochester (2006), Los Angeles (2008), Pohang (2010), Athens (2012), Cincinnati (2014), Taipei (2016).