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随着MEMS技术的发展和多领域技术的交融,近年来以片上集成全自动处理和全分析过程的芯片实验室得到了飞速的发展,展示出诱人的前景。基于介质上电润湿(Electrowetting-on-dielectrics, EWOD)的数字微流控芯片具有显著的竞争力,是该领域最有发展潜力的芯片技术。但由于种种原因,目前的EWOD芯片距离商业化的芯片实验室还有一定的距离。针对传统EWOD芯片存在的问题和其商业化应用要求,本文围绕新型EWOD数字微流控芯片,在新型介质材料、新型芯片操控功能和新型片上集成检测三个方面进行了创新性的研究。1、新型介质材料研究创新性地引入一种新型的聚合物材料氰基乙酯化支链淀粉(Cyanoethyl Pullulan, CEP)作为EWOD芯片介质层。研究了新型的制备方法,发现CEP材料旋涂成膜后,只需在空气中100℃低温退火即有非常好的介质性能(介电常数为18)和电润湿能力。电极性相关、频率相关及长时间接触角测试等表征结果表明：CEP材料具有优越的EWOD驱动性、稳定性和可逆性。该研究有助于降低EWOD芯片成本,提升芯片性能,是EWOD芯片实验室商业化的重要保障。2、EWOD液滴操控功能研究提出了一种新型的电极结构和操控方法实现液滴的精准产生,将EWOD芯片液滴产生精准度的提高了10倍,是目前该领域最有效、最简便的方法。提出了两种创新性的叉指电极结构,首次在不需要检测液滴大小的情况下,通过简单操控方法,实现了体积变动36倍的不同大小液滴的通用驱动。以上3种创新性的EWOD结构,简单而有效地增强了EWOD芯片的操控功能,有助于芯片在复杂分析领域的应用。3、芯片集成检测研究创新性地实现了完全电化学集成的EWOD芯片。设计上创新性地实现了EWOD驱动电极和电化学三电极体系的优化集成,工艺上通过新型疏水材料图形化工艺实现了疏水EWOD模块和亲水电化学模块的有效结合。该研究首次完成了片上溶液的自动化操控和实时电化学检测,实现了片上实验室的雏形,有利于扩展EWOD芯片的应用范围,推动芯片实验室的商业化发展。