流體驅動力

微混合器在設計上第一個會遭遇的問題，就是流體驅動的方式，以往對於 驅動微液滴，主要利用下列三種方式來加以致動：

(1) 壓力梯度(pressure gradient)[16]：

利用不對稱的的加熱方式來改變蒸汽壓和表面張力，使得溫度梯度改變，

產生單一或多個氣泡來驅動微小流道中的液體，這樣的機構不需要其他機械般的 運轉元件。如下頁圖 1.2.1 所示。

流體的流動的主要關鍵在於有沒有壓力梯度之變化，經過分析發現，在局 部加熱，改變物體表面之蒸汽壓與表面張力後，會造成壓力梯度的改變，進而驅 動液體前進，而蒸汽壓和表面張力的改變就是造成壓力梯度變化的主要力量。透 過這樣的熱能和質量的傳輸系統，便能使得流體的傳輸變得方便許多。

(a) (b)

(2) 靜電力(Electrostatic)致動[17-20]：

本篇研究是關於球狀水珠在疏水性材料的表面的運動情形，其主要驅動力是 靜電力，而提供靜電力的來源是在疏水性材料的下方，以微製程技術鋪設電極，

在時序電路開關控制器的控制下，依序將電路流通關閉，在流通電路後，產生靜 電力以驅動流體。元件表面是疏水性的材料，在疏水層下舖設微電極，當微小體 積的水珠滴附在表面上時，會以球狀的方式停駐在表面上，在欲使液體前進的路 線上，依序開關微電極，改變其電極的正負，而電極與水珠之間的疏水層中會形 成一微小電容，造成能量不平衡，使得液滴表面因感應起電，產生與電極反相之 電能，而在能量平衡的作用下，液滴便往開通電極之方向前進，以達到平衡之電 中性狀態，因此而有靜電力之產生，另一方面此球狀水珠會因為受到靜電力的影 響，因而改變其與疏水性材料間表面張力，而增加其移動之能量。如圖 1.2.2 所示。

圖 1.2.2 靜電力致動液滴之原理與過程[19]

另外在靜電力致動下，液滴驅動前進的角度增加，後退的角度減少，當表 面粗糙度達到一定程度後，在其上之液滴後退的角度亦開始增加，最後前進與後 退的角度一起增加，而影響液滴驅動效能之磁滯效應也因而減小，因此增加疏水 性表面之粗糙度，使原先之疏水性質更顯著，其接觸角更大於在疏水性表面，而 達到超疏水性。在超疏水性表面上之液滴，可以充分加強液滴之驅動速度以及縮 小驅動所需之電壓大小[18]

塗佈 AKD 蒸鍍 AKD 塗佈鐵弗龍 電漿聚合物

以通電的方式來改變電雙層（Electric double layer , EDL）與表面張力 的平衡。通常，在某一通電的系統之中，只要該系統有水或其它水溶液，那麼電 濕電性(continuous electrowetting ; CEW)。其中 EW 的方式，如圖 1.2.3 所示：水 直接與金屬電極接觸，流道底部以交錯的金屬電極構成，旁邊以疏水性之鐵弗龍 來定義其流道邊界，讓儲水區為一正電環境，再依序對流道的金屬電極通入負 電，如此，水便會由儲水區導入流道之中，其所需電壓值不超過1V。

圖 1.2.3 EW 致動液滴之過程[21]