納溝道中擴(kuò)散系數(shù)測(cè)量及流動(dòng)特性研究.pdf

1、微納流體是近幾年新興的一門(mén)學(xué)科，微納流體具有系統(tǒng)尺寸小，可降低能耗和試劑用量的優(yōu)點(diǎn)，并可減小流動(dòng)體系中的無(wú)效體積，提高響應(yīng)速度，隨著微機(jī)械加工的迅速發(fā)展，微納溝道的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，隨著對(duì)微納流體加工技術(shù)的發(fā)展，使加工納米尺度的器件成為可能，對(duì)于納流體的研究越來(lái)越迫切。 擴(kuò)散系數(shù)是流體的最基本特性，在宏觀與微觀是否存在著差異對(duì)于納流體系統(tǒng)的研究與應(yīng)用都具有十分重要的意義，但是現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)于這方面的研究基本上屬于空白階段，本文主要

2、從這個(gè)方面入手，進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的工作： 對(duì)現(xiàn)在計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)的一些理論進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)各個(gè)理論的適用條件進(jìn)行分析，優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比，介紹了一些現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外比較常用的測(cè)試擴(kuò)散系數(shù)的方法及原理，對(duì)各種方法進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)比較。 在此基礎(chǔ)上提出本文所選用的有限擴(kuò)散理論的求解方法，經(jīng)過(guò)一系列的計(jì)算和化簡(jiǎn)，得到比較容易用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)得的公式，即通過(guò)繪制溝道兩端濃度差對(duì)時(shí)間的曲線(xiàn)得到擴(kuò)散系數(shù)的值。 根據(jù)此公式所需數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了一整套利用

3、溶液電阻-溶液濃度-擴(kuò)散系數(shù)的測(cè)試方法，并搭建了包括惠斯通電橋、納溝道固定系統(tǒng)和針管電極在內(nèi)的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了可行性測(cè)試，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)，并利用此系統(tǒng)成功完成了一定濃度的kcl溶液在納溝道中擴(kuò)散系數(shù)的一系列測(cè)量工作。 得到擴(kuò)散系數(shù)的量級(jí)并與宏觀溝道理論計(jì)算的擴(kuò)散系數(shù)進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)納溝道中的擴(kuò)散系數(shù)比宏觀溝道中的擴(kuò)散系數(shù)偏小，對(duì)產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果的原因如雙電層效應(yīng)等進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的誤差包括溫