用于操纵物质的装置、包括装置的车辆和组件以及使用装置的方法与流程

1.本公开内容涉及用于操纵物质的装置，并且具体地但非排他地，其中物质是液滴或固体。本发明的各方面涉及用于操纵物质的装置、包括该装置的车辆、包括该装置的组件、以及使用用于操纵物质的装置的方法。


背景技术：

2.电控制表面上的液滴的两种常规方法被称为电润湿和介电润湿。尽管电润湿已经被主要地研究以用于许多应用，但是该技术受到一系列实际约束的限制。另一方面，介电润湿在克服电润湿的限制方面已经得到相当大的关注。介电润湿基于液体介电电泳(l-dep)，l-dep是当非均匀电场与液体内的电偶极子相互作用时产生的体积力。已知介电润湿可以克服与电润湿相关联的接触角饱和限制，以将液滴铺展成薄液体膜。还已知在固-液界面(例如，表面上的液滴)处的接触角的改变与施加的电压之间存在关系。使用l-dep的固着液滴的致动可以通过不对称静电力来说明，所述不对称静电力改变液滴的一侧上的接触角，从而引起运动。
3.然而，存在与现有技术相关联的某些缺点。首先，需要非常高的电压(例如，超过360v)来充分地改变接触角，因此排除了将该技术应用于其中这样的高电压将是不可能或不实际的装置。其次，现有技术的研究证明了液滴如何在表面上移动依赖于液滴的体积的知识(例如，需要反馈)，以选择移动液滴所需的操作参数。因此，这样的技术不适于未知体积的液滴的操纵。
4.本发明的实施方式的目的是至少减轻现有技术的问题中的一个或更多个问题。


技术实现要素：

5.发明的各方面涉及如所附权利要求中限定的控制器、包括该控制器的设备、车辆和方法。
6.根据发明的一方面，提供了一种用于执行操纵与多个电极对相邻的表面上的物质的方法的控制器，控制器被布置成迭代地执行，直到满足预定第一条件：
7.(a)第m周期，其包括在第n步和第n＝n 1步中迭代地激励多个电极对的第n子集，直到满足预定第二条件；
8.其中，在第n＝n 1步中，(i)第n＝n 1子集的电极对与第n子集的电极对相邻，以及(ii)
9.第n＝n 1子集包括与第n子集相同数目的电极对；以及
10.(b)第m＝m 1周期，其与第m周期相同，除了其中，在第m＝m 1周期中，每个子集包括与第m周期中的每个子集不同数目的电极对；
11.其中，通过由多个电极对的激励的子集产生的电场在表面上操纵液滴。
12.方法可以利于操纵在与多个电极对相邻的表面上的物质，而不需要反馈以选择操
纵物质(例如，移动液滴)所需的操作参数。
13.在某些实施方式中，在第n 1步中，第n子集均不被激励。
14.在某些实施方式中，每个子集可以包括至少一对叉指电极。在最初的第m周期中，每个子集可以包括单对叉指电极。每个叉指电极对可以与公共纵向轴线相交。
15.在某些实施方式中，在第m 1周期中，每个子集可以包括与第m周期中的每个子集相比多一个的电极对。
16.在某些实施方式中，当第n 1子集被激励并且n 1等于3时，第m周期可以终止。
17.在某些实施方式中，当执行第m 1周期并且m 1等于4时，由控制器执行的方法可以终止。
18.在某些实施方式中，操纵与多个电极对相邻的表面上的物质可以包括使液滴在表面上移动。
19.在某些实施方式中，激励电极对可以包括使用100v或更小、50v或更小、或者20v或更小的电压激励电极对。
20.控制器可以被布置成以从多个可能的频率中选择的频率选择性地激励电极对。在某些实施方式中，控制器可以被布置为能够在加热模式中另外选择性地操作，在该加热模式中，电极对能够以使得表面上的物质被加热的频率被选择性地激励。
21.根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括如上所述的控制器和耦接至该控制器的装置，该装置包括：
22.多个叉指电极对；
23.介电层，其被设置在多个叉指电极对上，该介电层包括一个或更多个子层；
24.其中，多个叉指电极对能够由控制器选择性地激励，并且每个叉指电极对的第一电极与叉指电极对的第二电极间隔100μm或更小；并且
25.其中，介电层具有使得当多个叉指电极对由100v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成；并且
26.其中，顶表面上的液滴可以由该电场操纵。
27.介电层可以具有使得当多个叉指电极对由50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
28.介电层可以具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
107v/m的厚度和组成。
29.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm与500nm之间或约450nm的厚度。
30.根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述控制器或权利要求13至16中任一项所述的设备的车辆。
31.根据本发明的另一方面，提供了一种操纵与多个电极对相邻的表面上的物质的方法，该方法包括迭代地执行：
32.(a)第m周期，其包括在第n步和第n＝n 1步中迭代地激励多个电极对的第n子集，直到满足预定第二条件；
33.其中，在第n＝n 1步中，(i)第n＝n 1子集的电极对与第n子集的电极对相邻，以及(ii)
34.第n＝n 1子集包括与第n子集相同数目的电极对；以及
35.(b)第m＝m 1周期，其与第m周期相同，除了其中，在第m＝m 1周期中，每个子集包括与第m周期中的每个子集不同数目的电极对；
36.其中，通过由多个电极对的激励的子集产生的电场在表面上操纵物质。
37.根据本发明的另一方面，提供了一种用于操纵物质的装置，该装置包括：
38.多个叉指电极对；以及
39.介电层，其被设置在多个叉指电极对上，该介电层包括一个或更多个子层；
40.其中，多个叉指电极对能够被选择性地激励，并且每个叉指电极对的第一电极与叉指电极对的第二电极间隔100μm或更小；并且
41.其中，介电层具有使得当多个叉指电极对由100v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成；并且
42.其中，顶表面上的物质可以由该电场操纵。
43.与现有技术的装置相比，这样的装置可以使用低操作电压来利于操纵物质例如液滴或固体。
44.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当多个叉指电极对由50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
45.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
107v/m的厚度和组成。这样的电场在操纵顶表面上的物质时特别有效。
46.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm与500nm之间或约450nm的厚度。
47.介电层可以包括包含光敏环氧树脂的子层。在某些实施方式中，光敏环氧树脂可以包括su8光致抗蚀剂。
48.在某些实施方式中，介电层可以包括包含疏水材料的子层。疏水材料可以包括疏水自组装单层，其在某些实施方式中可以包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
49.另外地或替选地，介电层可以包括包含润滑剂(例如，油基润滑剂)的顶部子层。
50.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个可以包括根部、从根部延伸的多个分支、以及从分支延伸的多个子分支。这样的布置可以用于增强由电极产生的局部电场。
51.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极的多个分支可以与叉指电极对的第二电极的多个分支相互交叉。每个叉指电极对的第一电极的根部可以基本上平行于叉指电极对的第二电极的根部。多个分支可以从相应根部基本上垂直地延伸。在某些实施方式中，多个子分支可以从相应多个分支基本上垂直地延伸。每个叉指电极对的第一电极的多个子分支中的每一个可以具有与叉指电极对的第二电极的多个子分支中的每一个的纵向轴线不重合的纵向轴线。
52.在某些实施方式中，多个子分支可以以非90
°
的倾斜角从相应多个分支延伸。
53.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个的多个子分支可以为大致楔形。
54.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个的多个子分支可以包括第一组子分支和第二组子分支，其中第一组子分支与第二组子分支不同。相对于第二组子分支，第一组子分支可以从相应的分支延伸不同的量。
55.在某些实施方式中，装置可以包括基板层，多个叉指电极对设置在基板层上。在某些实施方式中，基板可以是柔性的。
56.在某些实施方式中，装置可以包括被布置成选择性地激励多个叉指电极对的控制器。
57.根据发明的另一方面，提供了一种包括如上所述的一个或更多个装置的车辆。
58.根据发明的另一方面，提供了一种包括基本半透明材料的组件，所述组件具有嵌入所述组件中或附加至所述组件的如上所述的一个或更多个装置。在某些实施方式中，基本半透明材料可以包括车辆风挡或光学部件。
59.根据本发明的另一方面，提供了一种用于操纵物质的装置，该装置包括：
60.多个叉指电极对；以及
61.介电层，其被设置在多个叉指电极对上，该介电层包括一个或更多个子层；
62.其中，多个叉指电极对能够被选择性地激励，并且每个叉指电极对的第一电极与叉指电极对的第二电极间隔100μm或更小；并且
63.其中，介电层具有使得当多个叉指电极对由100v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成；并且
64.其中，顶表面上的物质可以由该电场操纵。
65.与现有技术的装置相比，这样的装置可以使用低操作电压来利于操纵物质例如液滴或固体。
66.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当多个叉指电极对由50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
67.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。这样的电场在操纵顶表面上的物质时特别有效。
68.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm与500nm之间或约450nm的厚度。
69.介电层可以包括包含光敏环氧树脂的子层。在某些实施方式中，光敏环氧树脂可以包括su8光致抗蚀剂。
70.在某些实施方式中，介电层可以包括包含疏水材料的子层。疏水材料可以包括疏水自组装单层，其在某些实施方式中可以包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
71.另外地或替选地，介电层可以包括包含润滑剂(例如，油基润滑剂)的顶部子层。
72.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个可以包括根部、从根部延伸的多个分支、以及从分支延伸的多个子分支。这样的布置可以用于增强由电极产生的局部电场。
73.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极的多个分支可以与叉指电极对的第二电极的多个分支相互交叉。每个叉指电极对的第一电极的根部可以基本上平行于叉指
电极对的第二电极的根部。多个分支可以从相应根部基本上垂直地延伸。在某些实施方式中，多个子分支可以从相应多个分支基本上垂直地延伸。每个叉指电极对的第一电极的多个子分支中的每一个可以具有与叉指电极对的第二电极的多个子分支中的每一个的纵向轴线不重合的纵向轴线。
74.在某些实施方式中，多个子分支可以以非90
°
的倾斜角从相应多个分支延伸。
75.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个的多个子分支可以为大致楔形。
76.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个的多个子分支可以包括第一组子分支和第二组子分支，其中第一组子分支与第二组子分支不同。相对于第二组子分支，第一组子分支可以从相应的分支延伸不同的量。
77.在某些实施方式中，装置可以包括基板层，多个叉指电极对设置在基板层上。在某些实施方式中，基板可以是柔性的。
78.在某些实施方式中，装置可以包括被布置成选择性地激励多个叉指电极对的控制器。
79.根据发明的另一方面，提供了一种包括如上所述的一个或更多个装置的车辆。
80.根据发明的另一方面，提供了一种包括基本半透明材料的组件，所述组件具有嵌入所述组件或附加至所述组件的如上所述的一个或更多个装置。在某些实施方式中，基本半透明材料可以包括车辆风挡或光学部件。
81.根据发明的一方面，提供了一种用于执行操纵与多个电极对相邻的表面上的物质的方法的控制器，控制器被布置成迭代地执行，直到满足预定第一条件：
82.(a)第m周期，其包括在第n步和第n＝n 1步中迭代地激励多个电极对的第n子集，直到满足预定第二条件；
83.其中，在第n＝n 1步中，(i)第n＝n 1子集的电极对与第n子集的电极对相邻，以及(ii)
84.第n＝n 1子集包括与第n子集相同数目的电极对；以及
85.(b)第m＝m 1周期，其与第m周期相同，除了其中，在第m＝m 1周期中，每个子集包括与第m周期中的每个子集不同数目的电极对；
86.其中，通过由多个电极对的激励的子集产生的电场在表面上操纵液滴。
87.方法可以利于操纵在与多个电极对相邻的表面上的物质，而不需要反馈以选择操纵物质(例如，移动液滴)所需的操作参数。
88.在某些实施方式中，在第n 1步中，第n子集均不被激励。
89.在某些实施方式中，每个子集可以包括至少一对叉指电极。在最初的第m周期中，每个子集可以包括单对叉指电极。每个叉指电极对可以与公共纵向轴线相交。
90.在某些实施方式中，在第m 1周期中，每个子集可以包括与第m周期中的每个子集相比多一个的电极对。
91.在某些实施方式中，当第n 1子集被激励并且n 1等于3时，第m周期可以终止。
92.在某些实施方式中，当执行第m 1周期并且m 1等于4时，由控制器执行的方法可以终止。
93.在某些实施方式中，操纵与多个电极对相邻的表面上的物质可以包括使液滴在表
面上移动。
94.在某些实施方式中，激励电极对可以包括使用100v或更小、50v或更小、或者20v或更小的电压激励电极对。
95.控制器可以被布置成以从多个可能的频率中选择的频率选择性地激励电极对。在某些实施方式中，控制器可以被布置为能够在加热模式中另外选择性地操作，在该加热模式中，电极对能够以使得表面上的物质被加热的频率被选择性地激励。
96.根据本发明的另一方面，提供了一种设备，该设备包括如上所述的控制器和耦接至该控制器的装置，该装置包括：
97.多个叉指电极对；
98.介电层，其被设置在多个叉指电极对上，该介电层包括一个或更多个子层；
99.其中，多个叉指电极对能够由控制器选择性地激励，并且每个叉指电极对的第一电极与叉指电极对的第二电极间隔100μm或更小；并且
100.其中，介电层具有使得当多个叉指电极对由100v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成；并且
101.其中，顶表面上的液滴可以由该电场操纵。
102.介电层可以具有使得当多个叉指电极对由50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
103.介电层可以具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
104.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm与500nm之间或约450nm的厚度。
105.根据本发明的另一方面，提供了一种包括上述控制器或权利要求13至16中任一项所述的设备的车辆。
106.根据本发明的另一方面，提供了一种操纵与多个电极对相邻的表面上的物质的方法，该方法包括迭代地执行：
107.(a)第m周期，其包括在第n步和第n＝n 1步中迭代地激励多个电极对的第n子集，直到满足预定第二条件；
108.其中，在第n＝n 1步中，(i)第n＝n 1子集的电极对与第n子集的电极对相邻，以及(ii)
109.第n＝n 1子集包括与第n子集相同数目的电极对；以及
110.(b)第m＝m 1周期，其与第m周期相同，除了其中，在第m＝m 1周期中，每个子集包括与第m周期中的每个子集不同数目的电极对；
111.其中，通过由多个电极对的激励的子集产生的电场在表面上操纵物质。
112.根据本发明的一方面，提供了一种用于操纵物质的装置，该装置包括：
113.一个或更多个叉指电极对，该一个或更多个叉指电极对中的每一个的每个电极包括根部和各自沿相应纵向轴线从根部延伸的多个分支，其中，该对中的一个电极的多个分支与该对中的另一电极的多个分支相互交叉；以及
114.介电层，其被设置在一个或更多个叉指电极对上，该介电层包括一个或更多个子层；
115.其中，一个或更多个叉指电极对能够被激励，以在介电层的顶表面处产生电场，使得顶表面上的物质可以由电场操纵；并且
116.其中，一个或更多个叉指电极对中的每一个的相邻分支在与相邻分支中之一的相应纵向轴线垂直的方向上彼此间隔开，并且间隔沿平行于该相应纵向轴线的方向变化。
117.在某些实施方式中，间隔沿平行于纵向轴线的方向减小。间隔可以沿平行于纵向轴线的方向以基本上恒定的比率减小。在某些实施方式中，间隔可以以在150μm与500μm之间、并且可选地在150μm与250μm之间的量减小。
118.在某些实施方式中，每个分支可以包括主分支和从主分支延伸的多个子分支。
119.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
120.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场在2
×
106v/m与1
×
107v/m之间的厚度和组成。
121.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
122.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm至500nm之间或约450nm的厚度。
123.在某些实施方式中，介电层可以包括包含光敏环氧树脂的子层。光敏环氧树脂可以包括su8光致抗蚀剂。
124.在某些实施方式中，介电层可以包括包含疏水材料的子层。疏水材料可以包括疏水自组装单层。疏水自组装单层可以包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
125.在某些实施方式中，介电层可以包括包含润滑剂的顶部子层。
126.在某些实施方式中，该装置可以包括基板层，多个叉指电极对设置在基板层上。基板可以是柔性的。
127.在某些实施方式中，每个对的每个分支可以具有15mm或更小、10mm或更小、或者5mm或更小的长度。
128.在某些实施方式中，该装置可以包括至少三串叉指电极对；
129.其中，每个对的每个电极通过电路径连接至相应串中的相邻对中的电极；并且
130.其中，至少三串叉指电极对能够被选择性地且独立地激励，以在介电层的顶表面处产生电场，使得顶表面上的物质可以由电场操纵；
131.该装置还可以包括一组或更多组叉指电极对，每组具有纵向轴线，其中，在每组中，相应的叉指电极对沿着该组的相应纵向轴线布置，使得沿着该组的相应纵向轴线，没有两个相邻对来自至少三串中的单个串，并且没有对相邻于来自至少三串中的单个串的两个其他对。
132.至少三串叉指电极对可以由仅三串叉指电极对组成。该装置可以包括多个组，其中，多个组中的至少一些组的纵向轴线从公共点辐射开。沿每个纵向轴线的叉指电极对的连续阵列在远离公共点的方向上尺寸可以增大。叉指电极对的连续阵列的长度在远离公共
点的方向上尺寸可以增大。叉指电极对的连续阵列的宽度在远离公共点的方向上尺寸可以增大。在某些实施方式中，叉指电极对和电路径全部可以相对彼此在同一平面中。
133.在某些实施方式中，每个对的一个电极连接至公共接地端子。
134.根据本发明的方面，提供了包括如上所述的一个或更多个装置的车辆。
135.根据本发明的方面，提供了一种包括基本上半透明的材料的组件，该基本上半透明的材料具有嵌入其中或固定至其的如上所述的一个或更多个装置，其中，可选地，该基本上半透明的材料包括车辆风挡或光学部件。
136.根据本发明的方面，提供了一种使用如上所述的装置的方法，该方法包括激励一个或更多个叉指电极对，以在介电层的顶表面处产生电场，使得可以由电场操纵顶表面上的物质。
137.激励至少三串叉指电极对可以包括在一个或更多个叉指电极对中的每一个的两端施加ac电压。
138.在某些实施方式中，ac电压可以具有250khz或更小的频率，并且可选地，在0.1khz至2.5khz之间的频率。
139.根据本发明的方面，提供了一种用于操纵物质的装置，该装置包括：
140.至少三串叉指电极对，其中，每个对的每个电极通过电路径连接至相应串中的相邻电极对中的电极；以及
141.介电层，其设置在至少三串叉指电极对上，介电层包括一个或更多个子层；
142.其中，至少三串叉指电极对是选择性地且独立地可激励的，以在介电层的顶表面处产生电场，使得可以由电场操纵顶表面上的物质；
143.该装置还包括一组或更多组叉指电极对，每一组具有纵向轴线，其中，在每一组中，相应的叉指电极对沿相应的纵向轴线布置，使得沿相应的纵向轴线，没有两个相邻对来自至少三串中的单个串，并且没有对与来自至少三串中的单个串的两个其他对相邻。
144.至少三串叉指电极对可以仅由三串叉指电极对组成。每个对的每个电极可以具有15mm或更小、10mm或更小或者5mm或更小的长度。
145.该装置可以包括多个组，其中，多个组中的至少一些组的纵向轴线从公共点辐射开。沿每个纵向轴线的连续叉指电极对在远离公共点的方向上的尺寸可以增大。连续叉指电极对的长度在远离公共点的方向上的尺寸可以增大。连续叉指电极对的宽度在远离公共点的方向上的尺寸可以增大。
146.在某些实施方式中，所有的叉指电极对和电路径彼此在同一平面中。
147.在某些实施方式中，每个对的一个电极连接至公共接地端子。
148.在某些实施方式中，一个或更多个叉指电极对中的每一对的每个电极包括根部和多个分支，每个分支从根部沿相应的纵向轴线延伸，其中，所述对的一个电极的多个分支与所述对的另一电极的多个分支相互交叉；其中，叉指电极对中的每一对的相邻分支在与相邻分支之一的相应纵向轴线垂直的方向上彼此间隔开，并且间隔沿平行于相应纵向轴线的方向变化。
149.该间隔可以沿平行于相应纵向轴线的方向减小。该间隔可以沿平行于相应纵向轴线的方向以基本恒定的比率减小。该间隔可以减小150μm至500μm之间的量，并且可选地，150μm至250μm之间的量。
150.在某些实施方式中，介电层具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
151.在某些实施方式中，介电层具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场在2
×
106v/m至1
×
107v/m之间的厚度和组成。
152.在某些实施方式中，介电层具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
153.在某些实施方式中，介电层具有小于1μm、小于500nm、在400nm至500nm之间或约450nm的厚度。
154.在某些实施方式中，介电层包括包含光敏环氧树脂的子层。光敏环氧树脂可以包括su8光致抗蚀剂。
155.在某些实施方式中，介电层可以包括包含疏水材料的子层。疏水材料可以包括疏水自组装单层。疏水自组装单层可以包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
156.在某些实施方式中，介电层可以包括包含润滑剂的顶部子层。
157.根据本发明的方面，提供了一种使用如上所述的装置的方法，该方法包括选择性地且独立地激励至少三串叉指电极对，以在介电层的顶表面处产生电场，使得可以由电场操纵顶表面上的物质。
158.激励至少三串叉指电极对可以包括在至少三串叉指电极对中的每一个的两端施加ac电压。
159.根据本发明的方面，提供了一种用于操纵物质的装置，该装置包括：
160.至少三串叉指电极对，其中，每个对的每个电极通过电路径连接至相应串中的相邻对中的电极；以及
161.介电层，其设置在至少三串叉指电极对上，介电层包括一个或更多个子层；
162.其中，至少三串叉指电极对是选择性地且独立地可激励的，以在介电层的顶表面处产生电场，使得可以由电场操纵顶表面上的物质；
163.该装置还包括一组或更多组叉指电极对，每一组具有纵向轴线，其中，在每一组中，相应的叉指电极对沿相应的纵向轴线布置，使得沿相应的纵向轴线，没有两个相邻对来自至少三串中的单个联，并且没有对与来自至少三串中的单个联的两个其他对相邻。
164.至少三串叉指电极对可以仅由三串叉指电极对组成。每个对的每个电极可以具有15mm或更小、10mm或更小或者5mm或更小的长度。
165.该装置可以包括多个组，其中，多个组中的至少一些组的纵向轴线从公共点辐射开。沿每个纵向轴线的连续叉指电极对在远离公共点的方向上的尺寸可以增大。连续叉指电极对的长度在远离公共点的方向上的尺寸可以增大。连续叉指电极对的宽度在远离公共点的方向上的尺寸可以增大。
166.在某些实施方式中，所有的叉指电极对和电路径彼此在同一平面内。
167.在某些实施方式中，每个对的一个电极连接至公共接地端子。
168.在某些实施方式中，一个或更多个叉指电极对中的每一对的每个电极包括根部和
多个分支，每个分支从根部沿相应的纵向轴线延伸，其中，所述对的一个电极的多个分支与所述对的另一电极的多个分支相互交叉；其中，叉指电极对中的每一对的相邻分支在与相邻分支之一的相应纵向轴线垂直的方向上彼此间隔开，并且间隔沿平行于相应纵向轴线的方向变化。
169.该间隔可以沿平行于相应纵向轴线的方向减小。该间隔可以沿平行于相应纵向轴线的方向以基本恒定的比率减小。该间隔可以减小150μm至500μm之间的量，并且可选地，150μm至250μm之间的量。
170.在某些实施方式中，介电层具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
171.在某些实施方式中，介电层具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场在2
×
106v/m至1
×
107v/m之间的厚度和组成。
172.在某些实施方式中，介电层具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
173.在某些实施方式中，介电层具有小于1μm、小于500nm、在400nm至500nm之间或约450nm的厚度。
174.在某些实施方式中，介电层包括包含光敏环氧树脂的子层。光敏环氧树脂可以包括su8光致抗蚀剂。
175.在某些实施方式中，介电层可以包括包含疏水材料的子层。疏水材料可以包括疏水自组装单层。疏水自组装单层可以包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
176.在某些实施方式中，介电层可以包括包含润滑剂的顶部子层。
177.根据本发明的方面，提供了一种使用如上所述的装置的方法，该方法包括选择性地且独立地激励至少三串叉指电极对，以在介电层的顶表面处产生电场，使得可以由电场操纵顶表面上的物质。
178.激励至少三串叉指电极对可以包括在至少三串叉指电极对中的每一个的两端施加ac电压。
179.在某些实施方式中，ac电压可以具有250khz或更小的频率，并且可选地，0.1khz至2.5khz之间的频率。
180.根据本发明的方面，提供了一种用于操纵物质的装置，该装置包括：
181.一个或更多个叉指电极对，一个或更多个叉指电极对中的每一对的每个电极包括根部和多个分支，每个分支从根部沿相应的纵向轴线延伸，其中，所述对的一个电极的多个分支与所述对的另一电极的多个分支相互交叉；以及
182.介电层，其设置在一个或更多个叉指电极对上，介电层包括一个或更多个子层；
183.其中，一个或更多个叉指电极对是可激励的，以在介电层的顶表面处产生电场，使得可以由电场操纵顶表面上的物质；并且
184.其中，一个或更多个叉指电极对中的每一对的相邻分支在与相邻分支之一的相应纵向轴线垂直的方向上彼此间隔开，并且间隔沿平行于相应纵向轴线的方向变化。
185.在某些实施方式中，该间隔可以沿平行于纵向轴线的方向减小。该间隔可以沿平行于纵向轴线的方向以基本恒定的比率减小。在某些实施方式中，该间隔可以减小150μm至500μm之间的量，并且可选地，150μm至250μm之间的量。
186.在某些实施方式中，每个分支可以包括主分支和从主分支延伸的多个子分支。
187.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
188.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时介电层的顶表面处的电场在2
×
106v/m至1
×
107v/m之间的厚度和组成。
189.在某些实施方式中，介电层可以具有使得当多个叉指电极对由100v或更小、50v或更小或者30v或更小的电压选择性地激励时，介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
190.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm至500nm之间或约450nm的厚度。
191.在某些实施方式中，介电层可以包括包含光敏环氧树脂的子层。光敏环氧树脂可以包括su8光致抗蚀剂。
192.在某些实施方式中，介电层可以包括包含疏水材料的子层。疏水材料可以包括疏水自组装单层。疏水自组装单层可以包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
193.在某些实施方式中，介电层可以包括包含润滑剂的顶部子层。
194.在某些实施方式中，该装置可以包括基板层，多个叉指电极对设置在基板层上。基板可以是柔性的。
195.在某些实施方式中，每个对的每个分支可以具有15mm或更小、10mm或更小或者5mm或更小的长度。
196.在某些实施方式中，该装置可以包括至少三串叉指电极对；
197.其中，每对的每个电极通过电路径连接至相应串中的相邻对中的电极；以及
198.其中，所述至少三串叉指电极对选择性地且独立地可激励以在该介电层的顶表面处产生电场，使得该顶表面上的物质可以由该电场操纵；
199.该装置还可以包括一组或更多组叉指电极对，每组具有纵向轴线，其中，在每组中，相应的叉指电极对沿着该组的相应纵向轴线布置，使得沿着该组的相应纵向轴线，没有两个相邻对来自所述至少三串的单个串，并且没有对与来自所述至少三串的单个串的两个其他对相邻。
200.所述至少三串叉指电极对可以仅由三串叉指电极对组成。该装置可以包括多个组，其中，所述多个组中的至少一些组的纵向轴线从公共点辐射开。沿着每个纵向轴线的叉指电极对的连续阵列的尺寸可以在远离公共点的方向上增大。叉指电极对的连续阵列的长度的尺寸可以在远离公共点的方向上增大。叉指电极对的连续阵列的宽度的尺寸可以在远离公共点的方向上增大。在某些实施方式中，所有的叉指电极对和电路径可以在彼此相同的平面中。
201.在某些实施方式中，每对的一个电极连接至公共接地端子。
202.根据本发明的方面，提供了一种包括如上所述的一个或更多个装置的车辆。
203.根据本发明的方面，提供了一种组件，该组件包括基本上半透明的材料，该基本上半透明的材料具有嵌入其中或固定至其的一个或更多个如上所述的装置，其中，可选地，该基本上半透明的材料包括车辆风挡或光学部件。
204.根据本发明的方面，提供了一种使用如上所述的装置的方法，该方法包括激励一个或更多个叉指电极对，以在介电层的顶表面处产生电场，使得顶表面上的物质可以由电场操纵。
205.激励至少三串叉指电极对可以包括在一个或更多个叉指电极对中的每一个叉指电极对上施加ac电压。
206.在某些实施方式中，ac电压可以具有250khz或更小的频率，并且可选地在0.1khz与2.5khz之间的频率。
附图说明
207.现在将参照附图仅以示例的方式描述本发明的实施方式，在附图中：
208.图1示出了根据本发明的实施方式的装置的部分剖视立体图；
209.图2a示出了根据本发明的实施方式的装置的俯视图；
210.图2b(i)至图2b(iv)示出了其中存在液滴的图2a的细节b的按时间顺序的渐进视图；
211.图3示出了根据本发明的实施方式的其中液滴存在于顶表面上的装置的立体图；
212.图4示出了根据本发明的实施方式的装置在制造期间的立体图；
213.图5示出了根据本发明的实施方式的装置的电极的示意性概况；
214.图6a至图6d各自示出了根据本发明的实施方式的装置的替选电极的示意性概况；
215.图7示出了根据本发明的实施方式的控制电极的方法的示意性表示；
216.图8示出了根据本发明的实施方式的可以如何执行控制电极的特定方法的示意性表示；
217.图9a至图9h示出了根据本发明的实施方式的装置上的液滴的按时间顺序的渐进视图；
218.图9i示出了为产生图9a至图9h所示效果而执行的方法的示意性表示；以及
219.图10示出了根据本发明的实施方式的车辆。
220.图11示出了根据本发明的实施方式的装置的部分剖视立体图；
221.图12示出了根据本发明的实施方式的装置的俯视图；
222.图13示出了根据本发明的实施方式的连接至电压源的装置的立体图；
223.图14示出了根据本发明的实施方式的其中液滴存在于顶表面上的装置的立体图；
224.图15a至图15d各自示出了根据本发明的实施方式的其中液滴存在于装置的顶表面上的装置的三个按时间顺序的渐进视图，其中图15a示出了1μl液滴，图15b示出了3μl液滴；图15c示出了6μl液滴；并且图15d示出了9μl液滴；
225.图16a示出了根据图16b的表中定义的图案的装置在各种电压下的测量液滴速度的曲线图；
226.图17示出了根据本发明的某些实施方式的装置；
227.图18a示出了根据本发明的替选实施方式的装置；
228.图18b示出了三个连续的图像，其示出了液滴在图18a的装置上的行进；
229.图19a示出了根据本发明的替选实施方式的装置；
230.图19b示出了六个连续的图像，其示出了液滴在图19a的装置上的行进；
231.图20a示出了根据本发明的替选实施方式的装置；
232.图20b示出了三个连续的图像，其示出了液滴在图20a的装置上的行进；
233.图21示出了根据本发明的实施方式的装置的电极的示意性概况；
234.图22a至图22d各自示出了根据本发明的实施方式的装置的替选电极的示意性概况；
235.图23a示出了根据本发明的替选实施方式的装置；
236.图23b示出了四个连续的图像，其示出了液滴在根据本发明的替选实施方式的装置上的行进；
237.图24示出了根据本发明的实施方式的车辆；以及
238.图25示出了根据本发明的替选实施方式的装置。
具体实施方式
239.图1示出了根据本发明的实施方式的装置10的部分剖视立体图。装置10被配置成能够操纵物质，例如液滴或固体(例如冰)，如下面所解释的。
240.装置10包括设置在基板18上的多个电极12。电极12是可激励的，使得可以在电极12附近产生电场。通过在多个电极12中的一个电极与多个电极中的另一个电极之间产生电势差，电极12是可激励的。例如，一个电极可以充当相对于一个或更多个其他电极的接地电极。所施加的电压可以是恒定的或随时间可变的。
241.多个电极12被介电层15覆盖。在附图所示的非限制性实施方式中，介电层15包括两个子层，即，主介电层14和设置在主介电层14顶部上的疏水层16。在某些实施方式中，介电层15可以包括超疏水层。
242.在某些实施方式中，介电层15的子层之一(例如，主介电层14)可以包括光敏环氧树脂，例如su8光致抗蚀剂。可以通过使用诸如二氧化硅或氧化铝的替选绝缘材料来采用较薄的介电层15。
243.在某些实施方式中，疏水层16可以包括疏水自组装单层(例如十八烷基三氯硅烷(ots))。
244.介电层15的顶表面15a(在图1所示的实施方式中，它是疏水层16的顶部层和作为整体的装置10的顶表面)限定了可以支承诸如液滴或固体(例如冰)的物质的表面，其中，该物质可以通过由多个电极12中激励的电极产生的电场来操纵。例如，基于根据本发明的实施方式的方法，通过选择性地激励多个电极12，可以使液滴在顶表面15a上移动。另外地或替选地，激励的电极12可以产生热量，使得设置在顶表面15a上的冻结固体可以部分或完全熔化(或升华)。在替选实施方式中，介电层15可以包括一个或更多个子层，而不必包括上述的主介电层14和疏水层16。
245.在某些实施方式中，多个电极12之间的间隔是100μm或更小。在其他实施方式中，多个电极12之间的间隔是20μm或更小，或者甚至小至5μm或更小。
246.在某些实施方式中，介电层15具有使得当多个电极由100v或更小的电压选择性地激励时介电层15的顶表面15a处的电场是至少2
×
106v/m的厚度和组成。
247.顶表面15a处的电场引起设置在顶表面上的液滴的接触角(在固-液界面处)的变化。如果接触角的变化足够，则可能引起液滴在顶表面上移动。
248.根据本发明的某些实施方式的装置可以在相对于现有技术布置的较低的电压下操作，因此利于它们对多种应用的适用性。相对于现有技术布置，通过减小电极之间的间隔，使得较低的工作电压成为可能。然而，这导致由激励的电极产生的电场的穿透深度较低，因此需要选择介电层(即其厚度和组成)，使得顶表面15a处的电场是至少2
×
106v/m。在这样的量级下，液滴可以在固-液界面处具有接触角，使得液滴可以通过电极12的选择性激活而移动或以其他方式被操纵。在此背景下，介电层15的厚度可以被认为是沿着基本上垂直于包括多个电极12的总平面的方向的大小。在特别有利的实施方式中，尽管使用100v或更小的电压，但是顶表面处的电场是至少12
×
107v/m。操纵液滴所需的电场可以通过顶表面15a上存在润滑剂(例如油基润滑剂)而减小。在这个意义上，介电层15的顶部子层可以被认为是润滑剂层。
249.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm，小于500nm，在400nm与500nm之间或约450nm的厚度。
250.图2a示出了根据本发明的实施方式的装置10的俯视图。图2a的装置包括多个电极12，并且可以另外与以上关于图1描述的装置10一致。
251.图2b(i)至图2b(iv)示出了其中液滴20存在于顶表面上的图2a的细节b的按时间顺序的渐进照片视图。在图2b中，阴影区域13中的电极被激励，而阴影区域13之外的电极未被激励。从(i)至(iv)的行进可以看出，当表示激励的电极的阴影区域13在装置10上移动时，也引起液滴20在顶表面15a上移动。在图2b所示的示例中，液滴包括去离子水，并且使用100v以50khz并且每步延迟100ms来激励电极。
252.图3示出了根据本发明的实施方式的装置10的立体图。装置10沿着与多个电极12中的每一个电极交叉的纵向轴线24延伸。在图3所示的非限制性实施方式中，多个电极12中的一个电极用作公共接地电极，而多个电极12中的其他电极布置成在它们自身与公共接地电极之间形成电极对。也就是说，设置了成串的电极对，但是这些电极对共享公共电极，因此不存在唯一的对。电极对12可以被选择性地激励以产生电场，液滴20在顶表面15a上经历该电场并因此被操纵。通过顺序地激励电极对12，可以使液滴20沿着顶表面15a在图3中由数字22表示的方向(其平行于纵向轴线24)上移动。
253.图4示出了根据替选实施方式的装置10。图4的装置10本身不是在基板上制造的(不同于介电层)。而是，介电层15充当用于支承电极12的基板。此外，介电层15包括柔性材料，使得装置10作为整体是柔性的。柔性装置10可以固定(在图4中由箭头28指示)至表面26，该表面26可以是弯曲的和/或本身是柔性的。在一些实施方式中，装置10可以设置有用于将装置10固定至表面的粘合剂保护层。
254.图5示出了根据本发明的实施方式的装置10的多个电极12的示意性概况。每个电极12包括根部12a，各自从根部12a延伸的多个分支12b，以及各自从多个分支12b中的每一个分支延伸的多个子分支12c。每个电极12还包括电极垫12d，其面积相对于相应电极12的相邻面积较大。电极垫12d可以用于将电极电连接至电能的源，以便施加电势差。在图5所示
的非限制性实施方式中，一些电极12(每个交替电极)共享公共电极垫12d。在替选实施方式中，每个电极12可以包括单独的电极垫12d。同样在图5所示的非限制性实施方式中，电极12中的某些电极包括从相应根部12a的相对侧延伸的分支12b。在所示的特定实施方式中，从相应根部12a的一侧延伸的分支12b具有与从该根部12a的另一侧延伸的分支12b不同的长度。在替选实施方式中，从根部12a的两侧延伸的分支12b可以具有基本上相等的长度。
255.电极12成对布置，使得第一电极12的多个分支12b与该对的第二相邻电极12的多个分支12b相互交叉。因此，两个相邻电极12可以被描述为叉指电极对。如上所述，在一些实施方式中，单个电极12可以用作两个或更多个其他电极12的公共电极，使得不是所有的电极对都包括唯一的电极12。
256.在图5所示的特定实施方式中，由于在多于一对中没有一个电极特征，因此叉指电极对是唯一的。
257.图5的非限制性实施方式另外示出了一种布置，其中每个叉指电极对的第一电极12的根部12a基本上平行于叉指电极对的第二电极12的根部12a。此外，多个分支12b中的每一个分支从相应的根部12a基本上垂直地延伸。多个子分支12c中的每一个子分支从相应的多个分支12b以倾斜角(即，不是90
°
的角度)延伸。在图5的实施方式中，不管子分支12c属于哪个电极对，子分支12c都从它们各自的分支12b在相对于纵向轴线24的相同方向上延伸。
258.图6a至6d各自示出了根据本发明的实施方式的装置的替选电极的局部视图。特别地，图6a示出了类似于图5的实施方式的布置，但是其中，相邻子分支12c之间的间隔相对于图5所示的相应间隔较小。
259.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极12中的每一个电极的多个子分支12c包括第一组子分支和第二组子分支，其中第一组子分支与第二组子分支不同。例如，在图6b所示的实施方式中，第一组子分支12c包括比第二组子分支更长的子分支12c，并且第一组子分支中的各个子分支与第二组子分支中的各个子分支替选地布置。为了避免疑问，“较长”的子分支12c相对于“较短”的子分支12c从相应的分支12b进一步延伸。
260.图6c示出了一个实施方式，其中子分支12c基本上是楔形的(即，通常是三角形的)并且从相应的分支12b延伸以形成锯齿轮廓。
261.在图6d的实施方式中，多个子分支12c从相应的多个分支12b基本上垂直地延伸。此外，每个叉指电极对的第一电极的多个子分支12c中的每一个子分支具有与叉指电极对的第二电极的多个子分支12c中的每一个子分支的纵向轴线不重合的纵向轴线。为了说明这另一种方式，每个叉指电极对的第一电极的多个子分支12c不与叉指电极对的第二电极的多个子分支12c沿与分支12b延伸所沿着的轴垂直的轴对准。
262.由图5和图6a至6d所示的布置提供的几何“不规则性”用于增强由电极12产生的局部电场。
263.图7示出了根据本发明的实施方式的控制多个电极12的方法100的示意性表示。
264.方法100开始于块102，在块104处将周期数m设置成1(因为控制电极12的第一周期必须在任何后续周期之前发生)，并且在块106处将计数器n设置成1。计数器n用于定义步数。
265.方法100包括外迭代循环124，在外迭代循环124中每次m增加1，直到达到m的最大值，mmax。方法100还包括嵌套在外迭代循环124中的内迭代循环122，并且在内迭代循环122
中每次n增加1，直到达到n的最大值，nmax。考虑内迭代循环122，在块108处进行检查以验证n还没有达到nmax。如果没有，则在块110处在第n步中激励多个电极对12的第n子集。接下来，在块112处将n增加1，并且重复块108处的验证。如果n＝n 1保持低于nmax，则继续内迭代循环124，并且在块110处在第n＝n 1步中激励多个电极对12的第n子集(对于n＝n 1)。在第n＝n 1步中，第n＝n 1子集的电极对与第n(即先前激励的)子集的电极对相邻。另外，在第n＝n 1步中，第n＝n 1子集包括与第n子集相同数目的电极对。也就是说，对于给定的周期(即给定的m值)，在每个子集中激励的电极对的数目不改变。
266.在块112处再次增加n的值，并且重复内迭代循环122直到n的更新值等于nmax。
267.如果块108确定n＝nmax，则在块114处检查周期数m是否已达到mmax。如果没有，则对即将到来的周期中待激励的电极对的数目(相对于前一周期中每个子集中的激励的电极对的数目)进行概念上的改变。在块116处进行的改变可以是可以根据固定增量或可变增量的增加或减少。在某些实施方式中，在块116处进行的改变是增加，其中改变的增量根据序列或序列的一部分。例如，在块116处进行的改变可以是根据斐波那契(fibonacci)数列的一部分(例如，1、2、3、5)的增加。一旦在块116处进行了改变，则在块118处增加周期数m，并且内迭代循环122从n＝1循环到n＝nmax，其中在块110处激励的电极对的数目根据先前在块116处设置的数目。
268.内迭代循环122和外迭代循环124继续，直到在块108处确定n＝nmax，并且在块114处确定m＝mmax。当满足这两个条件时，方法100在块120处结束。
269.在替选实施方式中，可以使用其他合适的预定条件(即除了n＝nmax和/或m＝mmax之外)来终止外迭代循环124和/或内迭代循环122。
270.在某些实施方式中，在外迭代循环124使激励的电极对的数目改变之前，可以用相同数目的激励的电极对来执行和重复内迭代循环122。
271.在某些实施方式中，可以在电极阵列的若干区域上同时执行方法100。也就是说，可以容易地改变在其上执行该方法的区域，使得可以将本发明适当地扩展到各种应用。
272.图8示出了根据本发明的实施方式如何执行控制电极12(针对叉指电极标记为ide)的特定方法100'的示意性表示。特别地，图8通过0或1示意性地表示电极对12，其中0表示未激励的电极对12，并且1表示激励的电极对12。在图8中，关于上述内迭代循环122，步数1至3对应于n＝1、2、3(其中nmax＝3)。类似地，关于上述外迭代循环124，周期数1至4对应于m＝1、2、3、4(其中，mmax＝4)。
273.在第1周期(即m＝1)中，执行第1步至第3步(即，n＝1、2、3)。在第1步(n＝1)中，激励单个电极对。也就是说，第1周期的子集包括单个电极对。在第二步(n＝2)中，激励与先前激励的电极对相邻的单个电极对(即，相对于第1步)。在第三步(n＝3)中，激励与先前激励的电极对相邻的单个电极对(即，相对于第2步)。
274.在图8的示例中，该方法跨电极对阵列同时执行多次(在图8所示的特定示例中，在第1周期中执行10次)。在该示例中，同时激励的电极对彼此隔开，使得周期中激励的电极对的最后子集(即，在第n步中)与同一周期中激励的电极对的第一子集(即，在第1步中)相邻。
275.在第2周期(即，m＝2)中，再次执行第1步至第3步(即，n＝1、2、3)，但是在每个激励的子集中具有不同数目的电极对(相对于前一周期，m＝1)。特别地，在第2周期的每步(n＝1、2、3)中激励两个电极对。
276.在第3周期(即，m＝3)中，再次执行第1步至第3步(即，n＝1、2、3)，但是在每个激励的子集中具有不同数目的电极对(相对于前一周期，m＝2)。特别地，在第3周期的每步(n＝1、2、3)中激励三个电极对。
277.在第4周期(即，m＝3)中，再次执行第1步至第3步(即，n＝1、2、3)，但是在每个激励的子集中具有不同数目的电极对(相对于前一周期，m＝3)。特别地，在第4周期的每步(n＝1、2、3)中激励五个电极对。
278.在第1周期、第2周期、第3周期和第4周期中激励的电极对的数目分别是1、2、3、5，这与斐波那契数列的一部分一致。
279.图9a至9e示出了以上关于图7和图8描述的类型的方法的有效性的示例。图9i示出了产生图9a至9h所示效果而执行的方法的示意性表示。
280.图9a至9h示出了根据本发明的实施方式的装置的顶表面15a上的液滴20的按时间顺序的渐进视图。在图9a中，存在三个液滴20并且它们具有不同体积，即2.5μl，4μl和9μl。液滴包括去离子水的液滴。
281.顶表面15a是润滑剂层的顶表面(即，介电层包括作为其最顶层的润滑剂层)。电极对(在图9a至9h中不可见)根据图9i中示意性表示的方法100"被选择性地激励，以便产生图9a至9h中所示的效果。在85v的电压下以50khz的频率并且每步100ms延迟来激励电极对(在该示例中，还采用了附加的延迟时间以实现液滴的精确监测)。方法100"使液滴在顶表面15a上移动。每个周期重复三次，并且这确保液滴完全转移到顶表面15a的左侧。在特定方法100"中，代码每三个电极对重复自身一次。方法100"可以应用于任何数目的电极对，但对于图9i中描绘的三个迭代周期需要最少九个电极对。
282.考虑到方法100"对液滴10的影响，最初使较小的液滴20移动(通过激活单个电极对)，并且4μl液滴与9μl液滴合并。然而，在1.5秒之后，新形成的较大液滴覆盖顶表面15a的覆盖多于三个电极对的区域，并且因此，朝向装置左侧的激励被延迟，直到重复多次全套迭代。液滴从一个电极对移动到另一个电极对的致动过程只有在液滴移动到电极对上方的由于被激活(即被激励)的区域时才是可能的，否则它将移动回到前一个电极用于下一组迭代。此外，取决于应用，液滴在顶表面15a上的来回运动可能是期望的，因为它可以用于从顶表面15a去除杂质。替选地，可以使用电极对的较长的激活或者具有较高电极分辨率的装置来实现避免来回运动的直接线性致动。
283.图9a至图9h中所示的结果证实，使用低操作电压可以致动具有变化体积的液滴，而不需要任何主动反馈控制系统。此外，当以足够高的频率施加温和的离子溶液(如盐水)时，产生的电场可以穿透温和的离子溶液。
284.图10示出了根据本发明的实施方式的车辆200。车辆200可以结合上述任何装置和/或根据上述方法控制的任何部件。例如，车辆200的风挡202可以包括上述任何装置，使得液滴可以移动到风挡的特定区域(例如边缘)。在替选实施方式中，诸如车辆的基本上半透明材料的其他部件可以结合上述装置和/或根据上述方法被控制。
285.在替选实施方式中，上述方法和/或装置可以用于以不同于图9a至9h所描绘的方式(即，不同于沿顶表面传送液滴的方式)操纵物质。例如，待操纵的物质可以是固体(例如冰)。根据本发明的实施方式的装置和/或方法可以用于引起固体物质的熔化或升华。这样的操作可以通过将电压施加到电极对的频率选择为引起物质加热的频率来实现。替选地，
根据本发明的实施方式的装置和/或方法可以用于将液体物质(其最初例如可以是液滴形式)散布在顶表面上。
286.图11示出了根据本发明实施方式的装置1010的局部切开的立体图。装置1010被配置成能够操纵物质，例如液滴或固体(例如冰)，如以下所解释的。
287.装置1010包括设置在基板1018上的多个电极1012，在某些实施方式中，基板1018可以是柔性的。电极1012是可激励的，从而可以在电极1012附近产生电场。可以通过在多个电极1012中的一个电极与多个电极中的另一个电极之间产生电势差来激励电极1012。例如，一个电极1012可以充当相对于其他电极1012中的一个或更多个电极的接地电极。所施加的电压可以是恒定的或是随时间可变的。
288.多个电极1012被介电层1015覆盖。在图中所示的非限制性实施方式中，介电层1015包括两个子层，即，主介电层1014以及设置在主介电层1014顶部上的疏水层1016。在某些实施方式中，介电层1015可以包括超疏水层。
289.在某些实施方式中，介电层1015的子层之一(例如，主介电层1014)可以包括光敏环氧树脂，例如su8光致抗蚀剂。可以通过使用诸如二氧化硅或氧化铝的替选绝缘材料来采用较薄的介电层1015。
290.在某些实施方式中，疏水层1016可以包括疏水性自组装单层(例如十八烷基三氯硅烷(octadecyltrichlorosilane，ots)、或另一聚合物涂层)。
291.介电层1015的顶表面1015a(在图11所示的实施方式中，顶表面1015a是疏水层1016的顶层和装置1010的整个顶表面)限定了可以支承诸如液滴或固体(例如冰)的物质的表面，其中可以通过由多个电极1012中被激励的电极生成的电场来操纵该物质。例如，按照根据本发明的实施方式的方法，通过选择性地激励多个电极1012，可以使液滴在顶表面1015a上移动。附加地或替选地，被激励的电极1012可以产生热，使得在顶表面1015a上设置的冻结固体可以部分或全部熔化(或升华)。在替选实施方式中，介电层1015可以包括一个或更多个子层，而不必包括上述的主介电层1014和疏水层1016。
292.在某些实施方式中，介电层1015具有使得当多个电极由100v或更小的电压选择性地激励时介电层1015的顶表面1015a处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
293.顶表面1015a处的电场引起在顶表面上设置的液滴的接触角(在固-液界面处)的变化。如果接触角的变化足够大，则可能使液滴在顶表面上移动。
294.根据本发明的某些实施方式的装置可以在相对于现有技术布置更低的电压下操作，因此促进了装置对各种应用的适用性。相对于现有技术的布置，通过减小电极之间的间隔，可以实现较低的操作电压。然而，这导致由被激励电极生成的电场的穿透深度较低，因此需要选择介电层(即其厚度和组成)，使得顶表面1015a处的电场为至少2
×
106v/m。在这样的大小下，液滴可以在固-液界面处具有接触角，使得液滴可以通过电极1012的选择性激活而移动或以其他方式操纵。在该上下文中，可以认为介电层1015的厚度是沿着与包括多个电极1012的总平面基本上垂直的方向的尺寸。在某些实施方式中，当使用100v或更小的电压时，顶表面1015a处的电场在2
×
106v/m与1
×
107v/m之间。在特别有利的实施方式中，尽管使用100v或更小的电压，但是顶表面处的电场为至少1
×
107v/m。可以通过在顶表面1015a上存在润滑剂(例如油基润滑剂)或超疏水性涂层来减小操纵液滴所需的电场。在这个意义上，可以认为介电层1015的顶部子层是润滑剂层。
295.在某些实施方式中，介电层可以具有小于1μm、小于500nm、在400nm与500nm之间或约450nm的厚度。
296.图12示出了根据本发明实施方式的装置1010的俯视图。图12的装置包括多个电极1012，并且可以另外是根据以上关于图11描述的装置1010。
297.每个电极1012包括多个分支1012b，每个分支沿各自的纵向轴线1025延伸。分支1012b从每个电极1012的公共根部1012a延伸。在某些实施方式中，每个分支1012b具有15mm或更小、10mm或更小、或5mm或更小的长度。电极成对地布置，其中一对中的一个电极1012的分支1012b与该对中的另一电极的分支1012b相互交叉，从而形成叉指电极对。沿着垂直于纵向轴线1025的方向，每个电极1012的分支1012b交替。在图12所示的非限制性实施方式中，该对中的两个电极1012被布置成使得相邻分支1012b的纵向轴1025彼此平行。叉指电极对的两个电极1012彼此间隔开，从而存在间隙。因此，当在该对电极1012上施加电压时，在电极1012之间生成电场。该电场延伸至顶表面1015a，使得设置在其上的物质可以由电场操纵。
298.在图12的实施方式中，叉指电极对的相邻分支1012b在与相邻分支1012b之一的纵向轴线1025垂直的方向上彼此间隔开。该间隔在图12中由附图标记1027指示，并且该间隔沿着与相应纵向轴线1025平行的方向变化。特别地，间隔沿着与纵向轴线1025平行的方向以恒定比率减小。在某些实施方式中，间隔以在150μm与500μm之间并且可选地在150μm与250μm之间的量减小。例如，间隔可以从200μm与500μm之间的最大值变化到20μm与50μm之间的最小值。在替选实施方式中，间隔可以沿着与纵向轴线1025平行的方向以非恒定比率减小。在某些实施方式中，该间隔可以沿着与纵向轴线1025平行的方向以规则或不规则的方式增大和减小。
299.在图12的非限制性实施方式中，间隔由于分支1012b的形状为三角形而变化。通常，分支1012b可以具有任何合适的几何形状以提供变化的间隔，并且不是所有的分支1012b都必须彼此相同。
300.图14示出了其中在顶表面1015a上设置有液滴1020的这样的装置1010。虽然在图14中未明确示出电压源，但是叉指电极对的一个电极被示出为连接至地(“gnd”)，并且叉指电极对的另一电极1012被示出为连接至信号(“signal”)。与地和信号的连接向叉指电极对提供电压，该电压产生可以操纵设置在顶表面1015a上的液滴1020的电场。
301.图15a至图15d示出了由以上参照图11至图14描述的类型的装置操纵的液滴1020的图像。在图15a、图15b、图15c和图15d中，液滴1020的体积分别为1μl、3μl、6μl和9μl。在图15a至图15d中的每一个的三个图像中，示出了使液滴1020在装置1010上从左向右移动。更具体地，液滴1020沿着与电极分支的纵向轴线1025平行的方向以及在间隔1027沿其减小的方向上移动。
302.图16a示出了指示在不同电压下液滴沿着以上参照图11至图15d描述的类型的装置的顶表面行进的平均速度的曲线图。四个串(“一”、“二”、“三”和“四”)与在图16b所示的表中限定的四个不同的电极布置有关。在图16b中，根据电极的长度(即，沿着与相应纵向轴线1025平行的方向的长度)、最小电极间隙(即，最小间隔1027)和最大电极间隙(即，最大间隔1027)来限定四个布置。如从图16a看到的，减小电极长度和减小最大电极间隙引起较大的平均速度。
303.图17示出了可以结合到根据本发明的实施方式的装置中的电极的布置。在图7的布置中，提供了叉指电极对1012a、1012b、1012c的三串a、b和c。在每个串中，每对的每个电极1012a、1012b、1012c通过电路径1042连接至同一串a、b、c中的相邻对的电极1012a、1012b、1012c。
304.图17中所示的所有叉指电极形成单个组叉指电极对的一部分，其中该组具有纵向轴线1040。该组的叉指电极对沿着纵向轴线1040布置，使得沿着纵向轴线1040，不存在两个相邻对来自三联a、b、c中的单个串，并且不存在对与来自三串a、b、c中的单个串的两个其他对相邻。在图17所示的实施方式中，沿着纵向轴线1040的相邻对的串的顺序是：{
……
b、c、a、b、c、a、b、c、
……
}。
305.可以通过在每对的两个电极1012a、1012b、1012c上施加电压而激励电极对1012a、1012b、1012c。在图17所示的实施方式中，可以通过将信号 a、 b、 c分别施加到相应串的每对电极中的一个电极并将每对电极中的另一电极连接至地来激励每个串a、b、c。在该实施方式中，每个串a、b、c连接至公共接地端子。在替选实施方式中，可以提供唯一的端子。在图17的实施方式中，可以单独地和顺序地(例如c、b、a、c、b、a、
……
)激励该串，以使液滴沿着纵向轴线1040移动。对于三个独立可控制的串a、b、c，该特定的布置仅利用四个端子(包括公共接地)，因此消除了制造许多电接触点的设计需要。
306.在替选实施方式中，可以提供多于三串，其中附加的串可以或可以不与其他串共享公共地端子。在一些实施方式中，可以沿着多组电极对的纵向轴线布置电极对。
307.如图17所示的实施方式中那样，以串和组布置电极对可以简化装置的制造过程。例如，这样的布置可以消除对引线接合或其他昂贵或耗时的电连接技术的需要。将叉指电极对和电路径1042布置在公共平面中进一步简化了装置1010的制造。通过该布置，三串或更多串叉指电极对能够被选择性地且独立地激励，以在介电层的顶表面处产生电场，使得顶表面上的物质可以由电场操纵。这是有利的，因为可以使用(和控制)少至三个叉指电极对，以使物质沿着纵向轴线1040横过介电层的整个顶表面。因此，与替选布置相比，可以降低制造工艺和控制电子器件的复杂性。
308.每个电极对的电极1012a、1012b、1012c之间的距离可以根据上面参照图11至图16b描述的实施方式而变化。在其他实施方式中，每对中的电极1012a、1012b、1012c可以分开一定距离，该距离沿着与电极1012a、1012b、1012c的分支的纵向轴线平行(其也与该组电极对的纵向轴线1040平行)的方向不变化。
309.图18a示出了根据图17的示意图制造的装置1010，其中每个电极对的电极之间的距离根据以上参照图11至图16b描述的实施方式而变化。叉指电极对被布置成具有纵向轴线1040的单个组。当各串叉指电极对被顺序地激励时，使装置的顶表面上的物质沿着图18a中箭头所指示的方向移动，该方向平行于纵向轴线1040。
310.图18b示出了三个图像(插图1至插图3)，这三个图像示出了使两个液滴沿着图18a的装置1010的顶表面沿着箭头所指示的方向移动。
311.图19a示出了根据图17的示意图制造的装置1010，其中每个电极对的电极之间的距离根据以上参照图11至图16b描述的实施方式而变化。叉指电极对被布置成每组具有纵向轴线1040的六个组。每个组从公共中心点辐射出。每个叉指电极对共同覆盖可以称为叉指电极对阵列的区域。叉指电极对阵列的尺寸沿着纵向轴线1040沿着径向向外的方向增
大。即，沿着每个纵向轴线1040的每个连续的叉指电极对阵列相对于前一阵列在长度和宽度两者上增大。当各串的叉指电极对被顺序地激励时，使装置的顶表面上的物质沿着图19a中箭头所指示的每个平行于各自的纵向轴线1040的方向之一移动。电极阵列之间的空白间隙的表面积根据黄金比率在径向向外的方向上增大。使装置的径向内部区域中的液滴连续地径向向外输送以合并并且形成较大的液滴。由于较大的液滴不太可能在空白间隙之一上被分离，因此通过降低液滴移动到不再被电极操纵的区域的可能性来抵消增大的空白间隙的影响。
312.图19b示出了六个图像(插图1至6)，这六个图像示出了使液滴沿着图19a的装置1010的顶表面沿着箭头所指示的方向移动。
313.图19a和图19b的实施方式提供了物质的径向位移，并且可以在需要径向对称液滴运动(例如用于太阳能电池板或电子传感器的清洁)的应用中是有用的。
314.图20a示出了根据本发明的实施方式的装置1010，其中，设置了两对叉指电极1012，并且每对中的一个电极连接至公共端子。因此，两对叉指电极仅需要三个端子来操作。两对叉指电极被布置成使得电极关于中心线1044基本上相同。每对叉指电极中的相邻电极之间的间隔在远离中心线1044的方向上减小。
315.如此，将使图20a的装置1010的顶表面上的液滴沿着图10a中所示的方向之一移动，这取决于该液滴最初被设置在中心线1044的哪一侧上。两对叉指电极可以被永久地激励，因此取消对用于接通或断开叉指电极对的任何控制系统的需要。
316.图20b示出了三个图像(插图1至3)，这三个图像示出了使两个液滴沿着图20a的装置1010的顶表面沿着箭头所指示的方向移动。
317.图21示出了根据本发明的实施方式的装置1010的多个电极1012的示意性概况。每个电极1012包括根部1012a、多个分支1012b，每个分支从根部1012a延伸。每个分支1012b包括主分支1012c和多个子分支1012d，每个子分支1012d从每个主分支1012c延伸。每个电极1012附加地包括电极垫1012e(或端子)，该电极垫1012e在面积上相对于相应电极1012的邻接面积较大。电极垫1012e可以用于将电极电连接至电能量源，以施加电势差。在图21所示的非限制性实施方式中，一些电极1012(每个交替的电极)共享公共电极垫1012e。在替选实施方式中，每个电极1012可以包括单独的电极垫1012e。同样在图21所示的非限制性实施方式中，电极1012中的某些电极包括从相应根部1012a的相对侧延伸的分支1012b。在所示的特定实施方式中，从相应根部1012a的一侧延伸的分支1012b与从根部1012a的另一侧延伸的分支1012b具有不同的长度。在替选实施方式中，从根部1012a的两侧延伸的分支1012b可以具有基本上相等的长度。
318.电极1012被成对地布置成使得第一电极1012的多个分支1012b与该对的第二相邻电极1012的多个分支1012b相互叉指。因此，两个相邻电极1012形成叉指电极对。如上所述，在一些实施方式中，单个电极垫1012e可以充当两个或更多个电极1012的公共电极，使得并非所有的对都包括唯一的电极垫1012e。
319.图21的非限制性实施方式附加地示出了其中每个叉指电极对的第一电极1012的根部1012a基本上平行于叉指电极对的第二电极1012的根部1012a的布置。此外，多个分支1012b中的每一个沿着纵向轴线1025从相应的根部1012a基本上垂直地延伸。多个子分支1012d中的每一个从相应的多个主分支1012c以倾斜角度(即，不是90
°
的角度)延伸。在图21
的实施方式中，子分支1012d都从它们各自的主分支1012c相对于分支1012b的纵向轴线1025在相同的方向上延伸，而与它们属于该对的电极中的哪个电极无关。
320.图22a至图22d均示出了根据本发明的实施方式的装置1010的替选电极的局部视图。特别地，图22a示出了类似于图21的实施方式的布置，但是其中，(给定分支1012b的)相邻子分支1012d之间的间隔相对于图21所示的各个间隔较小。
321.在某些实施方式中，每个叉指电极对的第一电极1012和第二电极1012中的每一个的多个子分支1012d包括第一组子分支和第二组子分支，其中，第一组子分支与第二组子分支不同。例如，在图22b所示的实施方式中，第一组子分支1012d包括比第二组子分支长的子分支1012d，并且第一组子分支中的单个子分支与第二组子分支中的单个子分支交替布置。为了避免疑问，“较长”子分支1012d相对于“较短”子分支1012d从相应的主分支1012c进一步延伸。
322.图22c示出了如下实施方式：子分支1012d是基本上楔形的(即，总体上是三角形的)并且从相应的主分支1012c延伸以形成锯齿轮廓。
323.在图22d的实施方式中，多个子分支1012d从相应的多个主分支1012c基本上垂直地延伸。此外，每个叉指电极对的第一电极的多个子分支1012d中的每一个具有与叉指电极对的第二电极的多个子分支1012d中的每一个的纵向轴线不重合的纵向轴线。为了说明这另一种方式，每个叉指电极对的第一电极的多个子分支1012d沿着与纵向轴线1025——分支1012b沿该纵向轴线1025延伸——垂直的轴线不与叉指电极对的第二电极的多个子分支1012d对准。
324.在图21以及图22a至图22d的每个实施方式中，由于主分支1012c和子分支1012d的几何形状，叉指电极对的相邻分支1012b之间的间隔沿着与每个分支1012b的相应纵向轴线1025平行的方向变化。图21以及图22a至图22d中所示的电极的几何布置用于增强由电极1012生成的局部电场。结果，可能需要较低的工作电压以在装置1010的顶表面处产生期望的电场。
325.图23a示出了根据本发明的实施方式的装置1010的一对电极1012的替选布置。虽然在图23a中没有示出所有的纵向轴线1025，但是可以看出，并非电极分支的所有纵向轴线1025都是彼此平行的。相反，一些纵向轴线1025相对于其他纵向轴线1025是倾斜的。成对的相邻电极分支1012b(来自成对的电极1012中的不同电极)具有彼此平行的纵向轴线1025，而相邻对的相邻电极分支1012b具有彼此平行但相对于相邻对的相邻电极分支1012b倾斜的纵向轴线1025。一些电极分支1012b附加地相对于其他电极分支1012b在长度上变化，以便由周围的电极分支1012b容纳。与上述某些实施方式(例如参照图12描述的实施方式)一样，叉指电极对的相邻分支1012b在与相邻分支之一的相应纵向轴线1025垂直的方向上彼此间隔开，并且间隔沿着平行于相应纵向轴线1025的方向变化。
326.可以重复图23a所示的电极1012的布置以形成如图23b所示的圆形装置1010。图23b示出了具有围绕公共点圆形地布置的一对电极的装置1010。由于仅存在两个电极1012(虽然具有许多分支)，因此仅需要两个电极垫(端子)1012e。如此，两个电极1012可以被永久地激励，使得可以不需要控制系统(或者至少需要较简单的控制系统)。插图1至插图4示出了图23a的装置1010对包含污染物的水滴1020的影响(插图1示出了不存在液滴1020)。插图2至插图3示出了逐渐使液滴1020从装置1010的中心径向向外移动。
327.图25中示出了根据本发明的替选实施方式的装置1010。电极的根部1012a遵循阶梯状轮廓，使得分支1012b相对于彼此延伸不同的量。结果，沿着垂直于分支1012b的纵向轴线1025的方向，相继电极1012的分支1012b交叉。这种交叠可以利于改进装置1010的致动，因为当一对电极被激励时液滴可以被移动到交叠区域，并且当下一对电极被致动并且前一对电极被断开时液滴可以随后被下一对电极操纵。
328.在任何实施方式中，电极可以用ac信号或dc信号激励。本发明的某些应用需要ac信号(或更有效地用ac信号执行)。在某些实施方式中，发现ac信号提供电场向设置在装置的顶表面上的物质中更深的穿透，从而增强了装置操纵该物质的能力。然而，dc信号的使用提供了利用更简单的控制系统的能力。
329.在利用ac信号的实施方式中，信号的频率可以是可选择的以及/或者可连续控制的。信号的频率可以基于将使用装置来操纵的可能物质的组成来选择。例如，如果要操纵的物质是水滴，则可以选择特定的频率或频率范围。如果要操纵的物质是血滴，例如如果装置形成了需要血滴运动的医疗装置的一部分，则可以选择不同的频率或频率范围。在某些实施方式中，该装置可以例如相继利用若干频率。如果要操纵的物质的组成是未知的，则这样的实施方式也可以是有效的，其中根据需要通过若干频率之一来操纵该物质。在某些实施方式中，可以例如根据给定的子集随机地生成所使用的频率。在某些非限制性实施方式中，可以使用频率为250khz或更低的ac电压(例如用于介电润湿应用)。在其他实施方式中，可以使用0.1khz与2.5khz之间的ac电压(例如，用于电润湿应用)。特定液体的最佳频率可以通过初步实验来确定。例如，发现介于0.1khz与2.5khz之间的最佳频率最适合用于操纵带有诸如泥、灰尘等污染物的雨滴。
330.图24示出了根据本发明的实施方式的车辆10200。车辆10200可以结合上述任何装置和/或根据上述方法控制的任何部件。例如，车辆10200的风挡10202可以包括上述任何装置，使得可以使液滴移动到风挡的特定区域(例如边缘)。当根据本发明的实施方式的装置被设置在风挡的不被车辆的风挡擦拭器擦拭的区域上或该区域中时，装置可能是特别有益的。在替选实施方式中，诸如车辆的基本半透明材料的其他部件可以结合上述装置和/或根据上述方法被控制。根据本发明的实施方式的装置还可以结合到较大的装置和部件例如传感器、摄像装置或者这样的装置的光学部件中。
331.在替选实施方式中，上述装置可以用于以不同于例如图15a至图15d所示的方式(即，不同于沿着顶表面运送液滴)来操纵物质。例如，要操纵的物质可以是固体(例如冰)。根据本发明的实施方式的装置和/或方法可以用于引起固体物质的熔化或升华。这种操作可以通过将电压被施加至电极对所处的频率选择为使物质加热的频率来实现。替选地，根据本发明的实施方式的装置和/或方法可以用于将液体物质(其最初例如可以呈液滴形式)散布在顶表面上。
332.将理解的是，本发明的实施方式可以以硬件、软件或者硬件和软件的组合的形式来实现。任何这样的软件可以以易失性或非易失性存储装置(例如像rom的存储装置，无论是可擦除的还是可重写的)的形式存储或以存储器(例如ram、存储器芯片、装置或集成电路)的形式存储，或者存储在光学或磁性可读介质(例如cd、dvd、磁盘或磁带)上。将理解的是，存储装置和存储介质是适合用于存储一个或多个程序的机器可读存储装置的实施方式，所述一个或多个程序在被执行时实现本发明的实施方式。因此，实施方式提供了：包括
以下代码的程序，该代码用于实现如任一前述权利要求所要求保护的系统或方法；以及存储这样的程序的机器可读存储装置。更进一步地，本发明的实施方式可以经由诸如通过有线或无线连接承载的通信信号的任何介质来电子地传送，并且实施方式适当地涵盖了这些实施方式。
333.本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了其中这样的特征和/或步骤中的至少一些是相互排斥的组合。
334.除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)中公开的每个特征可以被用作相同、等同或类似目的的替选特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是等同或相似特征的一般系列的一个示例。
335.本发明不限于任何前述实施方式的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、说明书摘要和附图)中公开的特征中的任何新颖特征或任何新颖特征的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤中的任何新颖步骤或任何新颖步骤的组合。权利要求不应被解释为仅涵盖前述实施方式，而是涵盖落入权利要求的范围内的任何实施方式。
336.在以下编号的项中阐述了本发明的其他实施方式：
337.1.一种用于操纵物质的装置，所述装置包括：
338.多个叉指电极对；以及
339.设置在所述多个叉指电极对上的介电层，所述介电层包括一个或更多个子层；
340.其中，所述多个叉指电极对能够被选择性地激励，并且每个叉指电极对的第一电极与所述叉指电极对的第二电极间隔或更小；并且
341.其中，所述介电层的厚度和组成为使得当所述多个叉指电极对被100v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m；并且
342.其中，所述顶表面上的物质能够由所述电场操纵。
343.2.根据项1所述的装置，其中，所述介电层具有使得当所述多个叉指电极对被50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
344.3.根据项1所述的装置，其中，所述介电层具有使得当所述多个叉指电极对被100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
345.4.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层具有小于小于500nm、在400nm与500nm之间、或约450nm的厚度。
346.5.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含光敏环氧树脂的子层。
347.6.根据项5所述的装置，其中，所述光敏环氧树脂包括su8光致抗蚀剂。
348.7.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含疏水材料的子层。
349.8.根据项7所述的装置，其中，所述疏水材料包括疏水自组装单层。
350.9.根据项8所述的装置，其中，所述疏水自组装单层包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
351.10.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含润滑剂的顶部子层。
352.11.根据项9所述的装置，其中，所述润滑剂是油基润滑剂。
353.12.根据任一前述项所述的装置，其中，每个叉指电极对的第一电极和第二电极中的每一个包括根部、从所述根部延伸的多个分支以及从所述分支延伸的多个子分支。
354.13.根据项12所述的装置，其中，每个叉指电极对的所述第一电极的所述多个分支与所述叉指电极对的所述第二电极的所述多个分支相互交叉。
355.14.根据项12或13所述的装置，其中，每个叉指电极对的所述第一电极的所述根部基本上平行于所述叉指电极对的所述第二电极的所述根部。
356.15.根据项12至14中任一项所述的装置，其中，所述多个分支从相应的根部基本上垂直地延伸。
357.16.根据项12至15中任一项所述的装置，其中，所述多个子分支从相应的多个分支基本上垂直地延伸。
358.17.根据项16所述的装置，其中，每个叉指电极对的所述第一电极的所述多个子分支中的每一个具有与所述叉指电极对的所述第二电极的所述多个子分支中的每一个的纵向轴线不重合的纵向轴线。
359.18.根据项12至17中任一项所述的装置，其中，所述多个子分支以不为的倾斜角从所述相应的多个分支延伸。
360.19.根据项12至17中任一项所述的装置，其中，每个叉指电极对的所述第一电极和所述第二电极中的每一个的所述多个子分支是大致楔形的。
361.20.根据项12至19中任一项所述的装置，其中，每个叉指电极对的所述第一电极和所述第二电极中的每一个的所述多个子分支包括第一组子分支和第二组子分支，其中所述第一组子分支与所述第二组子分支不相同。
362.21.根据项20所述的装置，其中，所述第一组子分支以相对于所述第二组子分支不同的量从相应的分支延伸。
363.22.根据任一前述项所述的装置，包括基板层，所述多个叉指电极对设置在基板层上。
364.23.根据项22所述的装置，其中，所述基板是柔性的。
365.24.根据任一前述项所述的装置，包括控制器，所述控制器被布置成选择性地激励所述多个叉指电极对。
366.25.一种车辆，包括一个或更多个根据任一前述项所述的装置。
367.26.一种包括基本半透明材料的组件，所述组件具有嵌入所述组件中或附加至所述组件的一个或更多个根据项1至24中任一项所述的装置。
368.27.根据项26所述的组件，其中，所述基本半透明材料包括光学部件或车辆风挡。
369.在以下编号的项中阐述了本发明的其他实施方式：
370.1.一种用于操纵物质的装置，所述装置包括：
371.一个或更多个叉指电极对，所述一个或更多个叉指电极对中的每个叉指电极对的每个电极包括根部和多个分支，每个分支从所述根部沿着相应纵向轴线延伸，其中，所述对的一个电极的所述多个分支与所述对的另一电极的所述多个分支相互交叉；以及
372.设置在所述一个或更多个叉指电极对上的介电层，所述介电层包括一个或更多个子层；
373.其中，所述一个或更多个叉指电极对能够被激励，以在所述介电层的顶表面处产生电场，使得所述顶表面上的物质能够由所述电场操纵；并且
374.其中，所述一个或更多个叉指电极对中的每个叉指电极对的相邻分支在垂直于所述相邻分支之一的所述相应纵向轴线的方向上彼此间隔，并且所述间隔沿着平行于该相应纵向轴线的方向变化。
375.2.根据项1所述的装置，其中，所述间隔沿着平行于所述纵向轴线的所述方向减小。
376.3.根据项2所述的装置，其中，所述间隔沿着平行于所述纵向轴线的所述方向以基本上恒定的比率减小。
377.4.根据项2或3所述的装置，其中，所述间隔以在150μm与500μm之间，并且可选地在150μm与250μm之间的量减小。
378.5.根据任一前述项所述的装置，其中，每个分支包括主分支和从主分支延伸的多个子分支。
379.6.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层具有使得当所述叉指电极对被100v或更小、50v或更小、或30v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
380.7.根据项1至5中任一项所述的装置，其中，所述介电层具有使得当所述多个叉指电极对被100v或更小、50v或更小、或30v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
381.8.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层具有小于小于500nm、在400nm与500nm之间、或约450nm的厚度。
382.9.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含光敏环氧树脂的子层。
383.10.根据项9所述的装置，其中，所述光敏环氧树脂包括su8光致抗蚀剂。
384.11.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含疏水材料的子层。
385.12.根据项11所述的装置，其中，所述疏水材料包括疏水自组装单层。
386.13.根据项12所述的装置，其中，所述疏水自组装单层包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
387.14.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含润滑剂的顶部子层。
388.15.根据任一前述项所述的装置，包括其上设置有所述多个叉指电极对的基板层。
389.16.根据项15所述的装置，其中，所述基板是柔性的。
390.17.根据任一前述项所述的装置，其中，每个对的每个分支具有15mm或更小、10mm或更小、或5mm或更小的长度。
391.18.根据任一前述项所述的装置，包括至少三串叉指电极对；
392.其中，每个对的每个电极通过电路径连接至相应串中的相邻对中的电极；并且
393.其中，所述至少三串叉指电极对能够被选择性地且独立地激励，以在所述介电层的顶表面处产生所述电场，使得所述顶表面上的物质能够由所述电场操纵；
394.所述装置还包括一组或更多组叉指电极对，每组具有纵向轴线，其中，在每组中，相应的叉指电极对沿着所述组的所述相应纵向轴线布置，使得沿着所述组的所述相应纵向轴线，没有两个相邻对来自所述至少三串中的单个串，并且没有对相邻于来自所述至少三
串中的单个串的两个其他对。
395.19.根据项18所述的装置，其中，所述至少三串叉指电极对仅由三串叉指电极对组成。
396.20.根据项18或19中任一项所述的装置，包括多个组，其中，所述多个组中的至少一些组的所述纵向轴线从公共点辐射开。
397.21.根据项20所述的装置，其中，沿着每个纵向轴线的叉指电极对的连续阵列在远离所述公共点的方向上尺寸增大。
398.22.根据项21所述的装置，其中，所述叉指电极对的所述连续阵列的长度在远离所述公共点的方向上尺寸增大。
399.23.根据项21或22所述的装置，其中，所述叉指电极对的所述连续阵列的宽度在远离所述公共点的方向上尺寸增大。
400.24.根据项18至23中任一项所述的装置，其中，所述叉指电极对和所述电路径全部相对彼此在同一平面中。
401.25.根据任一前述项所述的装置，其中，每个对的一个电极连接至公共接地端子。
402.26.一种车辆，包括一个或更多个根据任一前述项所述的装置。
403.27.一种包括基本半透明材料的组件，所述组件具有嵌入所述组件中或附加至所述组件的一个或更多个根据项1至25中任一项所述的装置，其中，可选地，所述基本半透明材料包括风挡或光学部件。
404.28.一种使用根据任一前述项所述的装置的方法，包括激励所述一个或更多个叉指电极对，以在所述介电层的顶表面处产生电场，从而使得能够通过所述电场操纵所述顶表面上的物质。
405.29.根据项28所述的方法，其中，激励所述至少三串叉指电极对包括在所述一个或更多个叉指电极对中的每一个上施加ac电压。
406.30.根据项29所述的方法，其中，所述ac电压具有250khz或更小，并且可选地在0.1khz与2.5khz之间的频率。
407.在以下编号的项中阐述了本发明的其他实施方式：
408.1.一种用于操纵物质的装置，所述装置包括：
409.至少三串叉指电极对，其中，每个对的每个电极通过电路径连接至相应串中的相邻对中的电极；以及
410.设置在所述至少三串叉指电极对上的介电层，所述介电层包括一个或更多个子层；
411.其中，所述至少三串叉指电极对能够被选择性地且独立地激励，以在所述介电层的顶表面处产生电场，使得所述顶表面上的物质能够由所述电场操纵；
412.所述装置还包括一组或更多组叉指电极对，每组具有纵向轴线，其中，在每组中，相应的叉指电极对沿着相应纵向轴线布置，使得沿着所述相应纵向轴线，没有两个相邻对来自所述至少三串中的单个串，并且没有对相邻于来自所述至少三串中的单个串的两个其他对。
413.2.根据项1所述的装置，其中，所述至少三串叉指电极对仅由三串叉指电极对组成。
414.3.根据项1或2所述的装置，其中，每个对的每个电极具有15mm或更小、10mm或更小、或5mm或更小的长度。
415.4.根据任一前述项所述的装置，包括多个组，其中，所述多个组中的至少一些组的所述纵向轴线从公共点辐射开。
416.5.根据项4所述的装置，其中，沿着每个纵向轴线的连续叉指电极对在远离所述公共点的方向上尺寸增大。
417.6.根据项5所述的装置，其中，所述连续叉指电极对的长度在远离所述公共点的方向上尺寸增大。
418.7.根据项5或6所述的装置，其中，所述连续叉指电极对的宽度在远离所述公共点的方向上尺寸增大。
419.8.根据任一前述项所述的装置，其中，所述叉指电极对和所述电路径全部相对彼此在同一平面中。
420.9.根据任一前述项所述的装置，其中，每个对的一个电极连接至公共接地端子。
421.10.根据任一前述项所述的装置，其中，所述一个或更多个叉指电极对中的每个叉指电极对的每个电极包括根部和多个分支，每个分支从所述根部沿着相应纵向轴线延伸，其中，所述对的一个电极的所述多个分支与所述对的另一电极的所述多个分支相互交叉；其中，所述叉指电极对中的每个叉指电极对的相邻分支在垂直于所述相邻分支之一的所述相应纵向轴线的方向上彼此间隔，并且所述间隔沿着平行于该相应纵向轴线的方向变化。
422.11.根据项10所述的装置，其中，所述间隔沿着平行于所述相应纵向轴线的所述方向减小。
423.12.根据项11所述的装置，其中，所述间隔沿着平行于所述相应纵向轴线的所述方向以基本上恒定的比率减小。
424.13.根据项10至12中任一项所述的装置，其中，所述间隔以在150μm与500μm之间，并且可选地在150μm与250μm之间的量减小。
425.14.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层具有使得当所述叉指电极对被100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少2
×
106v/m的厚度和组成。
426.15.根据项1至13中任一项所述的装置，其中，所述介电层具有使得当所述多个叉指电极对被100v或更小、50v或更小、或者30v或更小的电压选择性地激励时所述介电层的顶表面处的电场为至少1
×
107v/m的厚度和组成。
427.16.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层具有小于小于500nm、在400nm与500nm之间、或约450nm的厚度。
428.17.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含光敏环氧树脂的子层。
429.18.根据项17所述的装置，其中，所述光敏环氧树脂包括su8光致抗蚀剂。
430.19.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含疏水材料的子层。
431.20.根据项19所述的装置，其中，所述疏水材料包括疏水自组装单层。
432.21.根据项20所述的装置，其中，所述疏水自组装单层包括十八烷基三氯硅烷(ots)。
433.22.根据任一前述项所述的装置，其中，所述介电层包括包含润滑剂的顶部子层。
434.23.一种车辆，包括一个或更多个根据任一前述项所述的装置。
435.24.一种包括基本半透明材料的组件，所述组件具有嵌入所述组件中或附加至所述组件的一个或更多个根据项1至22中任一项所述的装置，其中，可选地，所述基本半透明材料包括风挡或光学部件。
436.25.一种使用根据任一前述项所述的装置的方法，包括选择性地且独立地激励所述至少三串叉指电极对，以在所述介电层的顶表面处产生电场，从而使得能够通过所述电场操纵所述顶表面上的物质。
437.26.根据项25所述的方法，其中，激励所述至少三串叉指电极对包括在所述至少三串叉指电极对中的每一个上施加ac电压。
438.27.根据项26所述的方法，其中，所述ac电压具有250khz或更小，并且可选地在0.1khz与2.5khz之间的频率。