基于介电湿润(Electrowetting-On-Dieletric)的数字微流控技术凭借其器件结构简单、操控方便、驱动能力强等独特的优势得到了广泛的应用。液滴分离是该技术中的重要一项。目前为止,传统的方形电极仍存在着分离效率低、分离电压过高和分离精度差等问题,这极大的限制了数字微流控芯片的应用。因此,研究液滴分离的过程并针对分离过程中存在的问题提出优化方案以适应不同领域的要求,对于促进数字微流控的发展具有重要的现实意义和研究价值。本文首先介绍了介电湿润法的起源及其原理,并对一些特殊现象(接触角滞后、接触角饱和等)进行了解释。之后,建立了液滴分离的模型,介绍了 Navier-Stoke方程和水平集方法。在此基础上,模拟了液滴在双极板中的分离过程,验证了模型的正确性。最后,对于液滴的静态分离模型进行了分析,并对于液滴的动态行为(液滴所受的驱动力和阻力,液滴的速度等)进行了研究,为芯片的优化设计提供了理论支撑。其次,对影响液滴分离性能(电压、分离成功率和分离精度)的因素进行了分析。其中,极板间距d和电极尺寸L与施加电压有关,在其他条件不变的情况下,电压必须随着d/L的增大而增大。介电材料也与施加电压有关,可以选择高介电常数的介电材料来实现降低电压的目的。通过对于液滴所受驱动力的分析可知,有效三相接触线也影响施加的电压。有效三相接触线越大,所需电压越小。分析了极板间距对液滴分离成功率的影响。在单极板上,液滴无法完成分离。而在双极板中,液滴分离的成功率受到极板间距的限制。电压施加方式也影响液滴分离的成功率,分离前调整液滴的位置能够提高分离成功率。液滴初始位置影响液滴的分离精度,初始时液滴位置偏差越小,分离精度越高。液滴分离过程是否稳定也影响着分离精度,液滴分离越稳定,分离精度越高。然后,针对液滴分离过程中存在的问题,对芯片进行了优化设计。根据有效三相接触线理论,设计了几种相对布局的半月形电极数字微流控芯片。数值仿真结果表明,同一时刻半月形电极上液滴的受力更大,分离时间更短。因此,其有望能够实现降低分离电压的目的。为了避免极板间距对液滴分离成功率的限制,提出了使用间隔物进行液滴分离的EWOD芯片,并讨论了不同的间隔物尺寸(长度、厚度和形状)对于液滴分离的影响。根据液滴在方形电极上分离精度差的原因分析,并参考之前的一些研究(Y型电极,弓形电极和圆哑铃状电极)设计了扇形分离电极。该芯片能够调整液滴的初始位置,保证液滴分离过程稳定,从而大大提高液滴分离的精度和成功率。最后,对于液滴的分离进行了实验研究。液滴在传统的方形电极上分离的实验结果表明,电压与极板间距对于液滴分离的成功率有很大影响。此外,在相同条件下,第二种电压施加方式(同时对三个电极施加电压,等到液滴拉长后关闭中间电极)的成功率更高。相比于传统的方形电极,实验结果表明相对布局的半月形电极能够在更低的电压下实现液滴的分离。液滴在扇形电极上分离的实验结果表明,该芯片能够在分离前调整液滴的初始位置。相比于方形电极,其分离过程更加稳定,分离后的子液滴体积误差更小。并且,使用该种芯片的分离成功率更高。