面向微流体驱动的液晶流动计算及可视化软件设计与实现

针对目前微流体驱动领域元器件设计时没有辅助设计分析软件的现状,设计开发了一套应用于该领域驱动器与执行器设计的专用软件,介绍了微流体驱动元器件研究背景,采用了近年来微流体驱动领域微流动计算理论与方法的最新研究成果。从软件的设计思想、特点、构成与功能、设计与实现等方面,详细阐述了可视化软件的设计过程,采用了FORTRAN与Visual Basic(VB)两种语言相结合的方式,兼顾了软件界面友好与计算速度的两方面需求。

电场作用下向列相液晶指向矢与流动的耦合机理

作为开发液晶流动驱动的第一步,运用宏观ELP模型及Frank弹性理论对电场作用下液晶盒内向列相液晶的指向矢旋转与所引起的液晶流动之间的耦合机理进行了理论与实验研究。通过对液晶盒进行施加及撤销电场的操作,得到了液晶盒内瞬间液晶指向矢的旋转及所引起的液晶流动的变化情况。电场施加瞬间指向矢的旋转控制着流动的变化,二者同时达到最大值:指向矢旋转为350(°)/s,引流速度为30μm/s;而电场撤销的瞬间流动的变化控制着指向矢的旋转,流动特征与电场施加瞬间很相似,但持续时间很短。实验验证采用最直接的观察法,用显微镜自带CCD拍摄液晶盒在电场施加和解除过程中内部液晶引流发生的过程,通过图像分析得到实验数据,每个数据点分别通过取10次实验的平均值得到,实验结果与理论计算结果吻合。

基于MATLAB程序的液晶微流动图像处理方法

本文通过MATLAB程序来处理电场驱动液晶微流动实验视频,得到微流动的位移和速度。图像处理过程是选取两帧图像,确定其中一帧图像中点的像素灰度值,在另一帧图像找到偏移的像素值,通过其差值即可知某时位移。

基于液晶引流效应的微流体驱动方式开发

以开发全新微流体驱动与控制方式为目标,运用液晶弹性形变理论与Leslie-Ericksen理论,对两平行板内电场引起的液晶流动进行研究。理论计算中主要讨论了扭转角对流动剖面图的影响:扭转角对流动的空间特征量影响较大,对于时间特征量没有影响。实验中采用5 V低电压驱动,通过向液晶混入极少量微粒子观察流动的特性,结果与理论计算结果较吻合。