电介质上的电润湿(Electrowetting On Dielectric,EWOD)是通过改变界面张力来控制微小液滴的最有效方法之一,在生物领域用芯片、光学应用器件、显示器件、芯片上实验室等领域有广泛的应用前景。电极和液滴之间的介电层在EWOD器件中起着至关重要的作用,其中高介电常数的介电薄膜能有效地抑制其表面导电液滴的电解,并使得在施加外加电场时,介电层接触角的变化范围大大提高,且高介电常数对降低驱动阈值电压、提高器件可靠性至关重要。而介电层具有低表面能和低润湿性是保证薄膜表面微流体更方便流动的另一关键因素。因此具有高介电常数和疏水表面的介电层是低压电润湿器件的关键。本文中,在前期工作将PDMS和P(VDF-TrFE)两种有机物共混制成单层介电润湿膜的背景下,为获得更好的疏水性能,我们选择自制纳米粒径的PS球掺入构造微凸起结构来提高复合薄膜的疏水性能,同时一定程度上改善复合薄膜的介电性能。进一步地,为了优化接触角和介电性能,降低粗糙度,分为两个方面进行研究,一是探索PS小球制备方法,降低PS小球的粒径和掺杂量,制成三种有机物共混的介电润湿膜;二是在PS球外负载Au纳米颗粒,成功制备出完美负载的PS@Au填料,然后控制填料的添加量,制成高介电复合薄膜。(1)从在复合有机物基体薄膜表面构筑微凸起结构,提高复合薄膜的疏水性能的角度出发,利用乳液聚合法制成粒径约250nm的PS小球,将其同PDMS/P(VDF-TrFE)基体(质量比2:3)复合,其中含有23wt%PS的复合薄膜的介电常数在100Hz时达到21,是PDMS/P(VDF-TrFE)的3倍(质量比:2/3)。介电常数的明显提高归因于P(VDF-TrFE)的铁电极化和PS添加引起的界面极化增强。同时,具有23wt%PS的复合薄膜由于因为粗糙表面的存在而具有125°的初始接触角。(2)为了进一步提升介电性能,降低复合薄膜的表面粗糙度,利用溶剂热法制备出小粒径PS微球,将其同PDMS/P(VDF-TrFE)基体复合,研究介电性能和粗糙度的变化规律。通过控制溶剂热温度来调控PS球的粒径,分别制得40nm,80nm,120nm三种粒径的PS球。研究发现,当掺杂量为5wt%时,40nmPS球表现出最优的介电性能,100Hz下介电常数达到29,是PDMS/P(VDF-TrFE)的4倍(质量比:2/3),其介电损耗也更低,为0.11。(3)为了进一步提升介电性能,利用化学镀法制成PS@Au填料,其中PS:Au的质量比为10:1,将其同PDMS/P(VDF-TrFE)基体复合,研究不同掺杂量对介电性能和疏水性能的影响。研究表明,在小掺杂量下,5wt%PS@Au掺入的复合薄膜的介电常数与纯掺入PS的最优组分23wt%PS复合薄膜的介电常数相当(~22),实现了小掺杂量下达到高介电常数的结果,同时由于PS@Au这种卫星结构的设计,使得Au纳米颗粒分散较为均匀,而且PS@Au的掺入也成功阻碍了聚合物分子链的运动,使得介电损耗相较于纯掺入PS的复合薄膜较低(<0.2@10~6Hz),同时保持更好的绝缘性能。