微通道中電解質(zhì)溶液的電特性實驗研究.pdf

1、自90年代初提出微全分析系統(tǒng)（μ-TAS）概念以來，經(jīng)過不斷地發(fā)展，以微管道網(wǎng)絡(luò)為主要結(jié)構(gòu)特征的微流控分析（Micro-fluidic Analysis）技術(shù)憑借其高度的集成優(yōu)勢，將化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)分析等多種功能實現(xiàn)了過程與結(jié)構(gòu)上的技術(shù)集成，從而成為當(dāng)前最為活躍的科學(xué)前沿。其中以毛細(xì)管的研究和應(yīng)用最為廣泛，尤其在蛋白質(zhì)分離、手性分離、單細(xì)胞分析、DNA測序等方面做出了最富有特色的成果。然而，當(dāng)前的毛細(xì)管應(yīng)用研究主要集中在高電壓范圍，高

2、電壓會給電解質(zhì)溶液造成很強(qiáng)的焦耳效應(yīng)及操作的不安全性，嚴(yán)重影響了實驗的精度及可操作性，因此有必要研究小電壓下微管道內(nèi)溶液的電特性問題，以實現(xiàn)更為安全有效的操作。 本文搭建測量微米級管道內(nèi)溶液的電特性測量平臺，研究了在直流小電壓條件下微管道內(nèi)NaCl溶液的等效電阻、電流與外加電壓的相關(guān)性問題；探討了微管道條件下電解質(zhì)溶液理論分解電壓的變化規(guī)律，進(jìn)一步分析對比了在毫米管道（宏觀）條件下，電解質(zhì)溶液分解電壓的變化規(guī)律。 實驗結(jié)

3、果顯示：在直流小電壓（電壓小于10V）作用下，微管道內(nèi)溶液的等效電阻與外加電壓近似成反比例關(guān)系，隨著電壓值的增大，等效電阻值迅速減少，最后穩(wěn)定在某一恒定阻值，該阻值近似為對應(yīng)本體溶液的電阻值；電流與外加電壓亦呈現(xiàn)非線性關(guān)系，且等效電阻、電流與外加電壓三者關(guān)系符合歐姆定律表達(dá)式。分析結(jié)果表明：在微米級管道條件下，電解質(zhì)溶液的電解及電極化作用對溶液的電流、等效電阻有重要的影響，隨著電壓的增大，這種影響會迅速減少，臨界點(diǎn)電壓為4～6V。對于N