本发明涉及微纳流体，具体涉及一种基于液滴调控的弯液面忆阻器及其制备方法与应用。
背景技术：
1、二十世纪七十年代，蔡少棠教授提出第四种基本无源电子器件并命名为忆阻器，它可以描述电荷和磁通量之间的关联。直至2008年，惠普实验室基于金属氧化物制作出第一个忆阻器件。近些年忆阻器技术迅速发展，出现了各种各样的忆阻器，包括金属氧化物忆阻器、有机忆阻器和流体忆阻器等。忆阻器独特的忆阻特性使其在仿生突触器件和神经形态计算等领域表现出巨大的潜力。
2、相比于固态忆阻器，流体忆阻器具有成本低、可控性高和阻值渐变等优点。且在人工突触和神经形态计算方面有着广阔的应用前景。目前流体忆阻器器件制备工艺方面较为复杂且成品率低，表现性能方面响应慢且功耗高，因此，需要开发一种工艺简单，响应快且功耗低的新型流体忆阻器。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明公开了一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，该忆阻器通过电场调控互不相溶的两种液体形成的月牙液滴来改变纳米孔孔口电阻，进而实现阻值变化和控制功能。该忆阻器响应快功耗低，且制备简单利于大规模制造及应用。
2、实现上述目的，本发明提供了一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，包括纳米孔芯片，以及用于装夹芯片的聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)加工件，两个加工件上均预留了容纳液体的储液池和用来放置芯片的凹槽。纳米孔芯片放置在工件凹槽中并与所述工件两端的第一储液池、第二储液池相连通。
3、所述第一液体注入第一储液池，并且与第一电极相连；所述第二液体注入第二储液池，并且与第二电极相连；所述第一液体与第二液体互不相溶，且二者接触能形成清晰界面；所述第一液体与所述第二液体之间存在表面张力系数差异；所述第一液体与所述第二液体在纳米孔芯片减薄区内形成弯月面液滴，在外加电压作用下接触面上及液滴内会积聚相应电性的载流子；
4、此外，所述第一电极和所述第二电极用来向储液池中施加调控信号或读取信号；所述调控信号用于向所述纳米孔两端施加调控电压，在调控电场作用下，所述纳米孔一侧的第一液体与所述的第二液体形成的弯月面液滴尺寸发生变化，从而基于所述第一液体与所述第二液体之间电导率上的差异使所述纳米孔的孔口电阻发生变化，实现忆阻器的阻值变化功能；
5、所述读取信号功能用于向所述纳米孔的两端施加微小电压，通过读取电流信号来确定纳米孔的电阻值，实现忆阻器的读取功能。
6、所述的弯液面忆阻器的制备方法，包括以下步骤：
7、步骤1：使用具有悬浮薄膜结构的芯片制备纳米孔；
8、步骤2：使用加工件装夹纳米孔芯片。
9、进一步的，利用聚焦离子束加工(f i b)技术或介电穿孔技术来形成所述纳米孔。
10、进一步的，利用3d打印工艺制作聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)加工件。
11、进一步的，封装步骤具体为采用加工件凹槽对纳米孔芯片进行定位，采用调配好的聚二甲基硅氧烷(pdms)进行固定密封。
12、进一步的，注液步骤具体为采用细针管向所述第一储液池、第二储液池分别注入第一液体、第二液体，保证所述液体通过所述纳米孔芯片连通并形成清晰弯液面。
13、本发明的有益效果：
14、1、本发明中通过外加电压，实现了对互不相溶的两种溶液在纳米孔一侧形成的弯月面液滴部分的调控，实现了忆阻器阻值变化功能。
15、2、纳米孔由于其高表面比致使月牙液滴的微小变化也能引起较大的阻值变化，从而实现忆阻器响应快功耗低的优点。
16、3、弯月面液滴受外加电压调控，理论上可以实现完全可控且连续的电阻变化，器件的方差很小。
17、4、本发明基于聚焦离子束加工技术或介电穿孔技术制备纳米孔，基于3d打印技术制备装夹配合件，大大降低了流体忆阻器的制备难度，为流体忆阻器大规模制作及应用提供基础。
18、5、本发明的弯液面忆阻器作为一种纳流体人工突触器件，既可以实现神经突触器件的基本功能，又可以对刺激信号进行快速响应。
1.一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，其特征在于，包括纳米孔芯片、以及用于装夹纳米孔芯片的两个聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）加工件，其中一个加工件上设有容纳第一液体的第一储液池；另一个加工件上设有容纳第二液体的第二储液池；每个所述加工件上均预留了用来放置芯片的凹槽；其中所述纳米孔芯片放置在所述加工件凹槽中并夹紧，所述纳米孔芯片两端与所述加工件的液池连通；第一电极与第一液体连接；第二电极与第二液体连接；所述第一液体与第二液体之间存在表面张力系数差异并且互不相溶；其中在所述纳米孔芯片的减薄区一侧，第一液体与第二液体接触并形成弯月面；通过对忆阻器施加电压进而调控弯月面液滴尺寸，实现纳米孔孔口电阻阻值变化，最终实现忆阻器的阻值变化功能。
2.根据权利要求1所述的一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，其特征在于，所述纳米孔为氮化硅纳米孔或二氧化硅纳米孔，纳米孔长度为20nm，纳米孔半径1-500nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，其特征在于，所述第一液体和所述第二液体互不相溶且二者接触能形成清晰界面。
4.根据权利要求1所述的一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，其特征在于，所述第一液体与第二液体之间存在表面张力系数差异。
5.根据权利要求1所述的一种基于液滴调控的弯月面流体忆阻器，其特征在于，所述第一液体与所述第二液体会形成月牙形接触面，在外加电压作用下接触面上及月牙液滴内会积聚相应电性的载流子，外加电压范围在500±mv。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于液滴调控的弯月面流体忆阻器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的基于液滴调控的弯月面流体忆阻器的制备方法，其特征在于，利用聚焦离子束加工（fib）技术或介电穿孔技术来形成所述纳米孔；夹装液池采用3d打印工艺加工完成。
8.根据权利要求6所述的基于液滴调控的弯月面流体忆阻器的制备方法，其特征在于，其中封装具体为采用加工件凹槽对纳米孔芯片进行定位，采用调配好的聚二甲基硅氧烷（pdms）固定密封。
9.根据权利要求6所述的基于液滴调控的弯月面流体忆阻器的制备方法，其特征在于，采用细针管向所述第一储液池、第二储液池分别注入第一液体、第二液体，保证所述液体通过所述纳米孔芯片连通并形成清晰弯液面。
10.基于液滴调控的弯月面流体忆阻器的应用，其特征在于，作为一种纳流体神经突触器件，可以实现突触响应和类神经计算功能。
