點(diǎn)面電極系統(tǒng)的微流體驅(qū)動機(jī)理分析與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、以微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-On-a-Chip，LOC)是一種新型實(shí)驗(yàn)研究模式，在生化、醫(yī)藥、打印、芯片冷卻等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。微流體驅(qū)動是芯片實(shí)驗(yàn)室的重要研究內(nèi)容。其中，電場致微流體驅(qū)動研究因其高效、高可靠性、成本較低并且易與其它流體器件集成等優(yōu)點(diǎn)，而備受關(guān)注。本文以前期研究成果為基礎(chǔ)，對基于電場致微流體驅(qū)動理論的點(diǎn)面電極系統(tǒng)的機(jī)理進(jìn)行了深入研究，分析了影響微流體流動的主要因素，利用電化學(xué)理論

2、解釋了與傳統(tǒng)交流電滲理論預(yù)期相違背的反向流現(xiàn)象，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了研究結(jié)果的正確性。
　　論文綜述了直流電滲和交流電滲技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了交流電滲、電化學(xué)和交流電熱的基本機(jī)理，對交流電滲理論不能解釋的高于馳豫頻率的微流體流動現(xiàn)象以及反向現(xiàn)象進(jìn)行了合理解釋，研究了不同頻率范圍內(nèi)致微流體流動的主要因素，推導(dǎo)了電化學(xué)和交流電熱作用下微流體流動速度公式。
　　以理論分析為基礎(chǔ)，建立了點(diǎn)面電極系統(tǒng)的三維仿真模型，通過求解

3、Laplace方程、電荷守恒方程、傳導(dǎo)-擴(kuò)散方程、能量平衡方程以及具有電動力或電熱力的Navier-Stokes方程，分別對點(diǎn)面電極系統(tǒng)的電場以及流場進(jìn)行仿真研究，分析了高、低頻電信號下點(diǎn)面電極系統(tǒng)中導(dǎo)致微流體流動的主要因素。
　　以 KCL溶液稀釋500 nm的聚苯乙烯微球混合溶液為研究對象，設(shè)計(jì)并搭建了點(diǎn)面電極系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺，分別進(jìn)行了反向現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)、電化學(xué)反應(yīng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以及速度對比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了理論以及仿真分析結(jié)果的正確性。