介电电润湿（EWOD）平台在数字微流控技术中不可或缺，它通过电压调节界面力来实现对液滴的精确操控。尽管已有大量研究，但粘度和表面张力对液滴生成和传输的耦合影响尚未像在连续流微流控系统中那样得到系统性的探讨。深入理解这些参数对于推动基于EWOD的技术在化学分析、生物医学诊断和芯片实验室应用中的发展至关重要。
先前的研究已经确定了施加电压和液滴体积在决定液滴变形和传输速度方面的基本作用。Upadhyay等人证明，在170-270伏直流电压下驱动的2-10微升水滴，其大小和速度之间存在强烈相关性[1,2]。在T型结器件中的电液动力学研究表明，电场应力会导致液滴固定和早期颈部形成，使液滴尺寸相比流体动力学条件缩小近40%[3]。这些发现突显了电场强度和界面动力学在液滴形成中的关键相互作用。
大量研究证实，EWOD系统中的液滴传输受粘度、表面张力、形态和电极几何形状的影响[4, [5], [6], [7], [8], [9], [10]]。其他参数如毛细长度[11]、接触角滞后、重力方向和电极切换频率也会显著影响传输稳定性[12,13]。光电润湿实验和数值模拟进一步表明，较大的液滴体积、更高的电位和疏水涂层可以增强液滴的位移[14, [15], [16], [17]]。Singh和Hawkins强调了介电涂层和表面张力在开放式器件中的重要性[18]，而Phongsomboon等人报告了施加频率与液滴速度之间的强相关性[19]。Mohseni等人通过数值模拟证实，驱动电压直接影响液滴的伸长和位移[20]。总体而言，这些研究强调了EWOD传输对电学和界面参数的敏感性。
最近的研究还关注了电极设计、润湿性和几何限制。Yamamoto等人证明润滑层可以减少接触线固定并使液滴速度提高约25%[23]。Guan的数值研究表明间隙高度和液滴半径对传输效率有显著影响[24]，而Schertzer等人验证了将表面张力和接触角滞后与液滴动力学联系起来的分析模型[25]。Bahadur和Garimella报告在仅40伏电压下液滴速度可达约35毫米/秒，这突显了传输对电极几何形状的强烈依赖性[26]。Chen等人表明，在疏水微通道中，润湿性和头部压力控制着液滴的聚结动态[27]。Al-Lababidi和Abdelgawad指出接地方案对于确定可驱动的最小液滴体积至关重要[28]，而Kumar和Pathak证明部分电润湿显著改变了液滴的扩散和回弹行为[29]。Rajabi关于新月形电极的研究证实，电极几何形状可以增强速度并减少变形，相比传统方形设计更有优势[30]。Yogarajan等人进一步将电极厚度和间距与切换率和传输效率联系起来[31]。He等人研究了垂直传输，发现液滴速度随时间增加，但受到阻力的限制，而过高电压会导致不规则跳跃[32]。
此外，这里发现的v_max∝δ^2的比例关系与Rajabi报告的趋势一致[30]，即通过电极形状优化界面可以显著改善液滴动力学。这些比较证实了我们参数分析的物理有效性。总体而言，这些工作确立了电极架构、表面润湿性和几何限制是EWOD性能的关键参数。然而，大多数参数研究是通过改变组成（例如表面活性剂或流体对）来调节表面张力和粘度的。使用受控加热来调节粘度和表面张力的显式热调制方法很少被作为主要方法采用。此外，液滴生成初期阶段的动态行为（包括液滴形状和接触角的瞬态变化）尚未得到充分描述。这些早期动态对于理解控制液滴形成和传输的力平衡和界面变形至关重要。
在这项工作中，对低成本EWOD芯片上的液滴生成和传输进行了系统的参数研究。引入了一个无量纲参数δ来量化液滴直径与界面长度的比值，而稳定性参数β用于表征运动的均匀性。通过实验和三维数值模拟研究了液滴体积、表面张力和粘度的影响。具体来说，采用热调制直接研究了粘度和表面张力的耦合影响，为优化EWOD设备中的液滴生成和传输提供了新的见解。这种方法突出了界面物理在控制液滴动力学中的核心作用，并为提高数字微流控系统的性能建立了框架。
