严珺嘉， 刘吉晓， 周一笛， 郭士杰，3

(1.河北工业大学机械工程学院，天津 300132；2.河北工业大学河北省机器人感知与人机融合重点实验室，天津 300132；3.河北工业大学电工装备可靠性与智能化国家重点实验室，天津 300132)

引言

微纳操作是研究对微尺度(1×10-3～1 mm)物体进行推拉、提取、搬运、放置等操控的技术。目前最为广泛的微纳操作方法有5种：基于自组装的微纳操作[1]、基于光镊的微纳操作[2-8]、基于介电泳的微纳操作[9-13]、基于扫描电子显微镜的微纳操作[14-20]和基于原子力显微镜的微纳操作[21-29]。基于自组装操作方法主要与化学或生物之间的相互作用有关，而非传统意义上机器人之间的相互作用，因此这种方法可应用领域有限，不适用于微电子器件零部件的组装；基于扫描电子显微镜微纳操作与基于原子力显微镜的微纳操作所需的操作环境要求高并且操作复杂，且都是通过微尺度刚性末端直接与被研究对象接触，在操作过程中有损害被操作对象的风险；基于光镊的微纳操作和基于介电泳的微纳操作都是通过创造能量梯度对被操纵对象进行操作，虽然是以非接触方式操纵物体，与被研究对象无刚性接触，但是两种能量场强度也会对特定的研究对象造成伤害或变形。

由于微纳操作对象为细胞、DNA、微电子器件零部件等，操作环境大多为液体环境，因此可以通过在液体环境下生成气液界面——气泡，并利用其进行一系列微纳操作。对气液相互作用的研究大多为微流控芯片[30-33]，在微流控芯片中的流道生成可控气泡，实现微阀功能[34]；……