基于交流電滲技術(shù)的微流體驅(qū)動(dòng)速度分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、微流體的驅(qū)動(dòng)與精確控制是微流控芯片系統(tǒng)的一個(gè)重要分支。與其它方法相比，利用交流電滲原理對微流體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與控制具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、無移動(dòng)部件、所需電壓低、不易發(fā)生電解反應(yīng)、流動(dòng)穩(wěn)定、易與其它流體器件集成等優(yōu)點(diǎn)，得到越來越廣泛的關(guān)注。研究表明，一定條件下，實(shí)驗(yàn)測交流電滲流流速遠(yuǎn)低于理論計(jì)算流速值，因此，深入研究微流體流動(dòng)特性，揭示其運(yùn)動(dòng)機(jī)理，分析影響微流體流速變化的主要因素，修正其流速計(jì)算式，已成為交流電滲研究中的一個(gè)熱點(diǎn)問題。

2、　　本文詳細(xì)綜述了微機(jī)電系統(tǒng)以及微泵的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析比較了機(jī)械式驅(qū)動(dòng)、直流電滲驅(qū)動(dòng)、交流電滲驅(qū)動(dòng)等不同驅(qū)動(dòng)方式微泵的機(jī)理和性能特征。分析了雙電層和電滲流的產(chǎn)生機(jī)理，在考慮了緊密層和電極表面粗糙度對于交流電滲流速的影響因素基礎(chǔ)上，獲得了修正后的雙電層模型。以此為基礎(chǔ)，對對稱電極、非對稱電極和行波的交流電滲流流速計(jì)算式進(jìn)行了修正，對比分析了修正系數(shù)引入先后交流電滲流流速表達(dá)式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相對誤差。
　　以理論分析為基礎(chǔ)，

3、選取非對稱電極以及平行陣列電極兩種芯片，建立了相關(guān)的數(shù)學(xué)物理模型，進(jìn)行仿真研究。通過求解 Laplace方程和Navier-Stokes方程，分別對微通道內(nèi)的電場以及流場進(jìn)行仿真分析，并且分析了電壓幅值、頻率、溶液電導(dǎo)率、電極尺寸參數(shù)、微通道高度及電熱對交流電滲流流速的影響。
　　為了驗(yàn)證理論研究以及仿真分析的正確性，選擇平行陣列電極芯片進(jìn)行行波交流電滲微泵的實(shí)驗(yàn)。對比分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真研究，得到了行波交流電滲流流速隨電壓幅值、頻