【摘要】：以叉指電極陣列為例,分別建立對稱物理場、非對稱物理場和行波物理場的有限元模型,求解三種情況物理場下微通道中的電場、流場、溫度場和介電泳力的分布,分析交流電熱流場的對流與傳質(zhì)過程對流場中微納粒子介電泳的影響規(guī)律和干預(yù)方式。結(jié)果表明,對稱物理場和非對稱物理場內(nèi)部均產(chǎn)生漩渦式擾動,增強了流場的對流與傳質(zhì),可將處于介電泳有效作用范圍之外的微納粒子輸送至電極附近區(qū)域,擴展了介電泳的實際有效作用區(qū)域。行波叉指電極陣列構(gòu)建的流場則無明顯漩渦,但行波物理場中介電泳力的衰減較慢,電極厚度60倍高度處衰減為10%,顯著提高了對微納粒子的操控和輸送能力。
[Abstract]:The finite element models of symmetric physical field, asymmetric physical field and traveling wave physical field are established to solve the distribution of electric field, flow field, temperature field and dielectric electrophoretic force in the microchannel under three kinds of physical fields, taking the cross finger electrode array as an example. The effects of microparticle electrophoresis on the convection and mass transfer in the alternating current heat field were analyzed. The results show that both the symmetric physical field and the asymmetric physical field produce vortex disturbance, which enhances the convection and mass transfer of the flow field, and can transport the micro- and nanocrystalline particles which are outside the effective range of the dielectric electrophoresis to the region near the electrode. The practical effective area of dielectric electrophoresis is expanded. The flow field constructed by the traveling wave cross finger electrode array has no obvious swirl, but the attenuation of the intermediate electrophoretic force in the traveling wave physical field is relatively slow, and the electrode thickness at 60 times the height of the electrode decreases to 10, which significantly improves the handling and transport ability of the micro and nano particles.
【作者單位】： 河北工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院;河北工業(yè)大學(xué)機器人及自動化研究所;河北工業(yè)大學(xué)河北省智能傳感與人機融合重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51505123,51605136) 河北省自然科學(xué)基金(E2015202194) 河北省科技支撐計劃(15271704) 中國博士后基金(2015M580190) 河北省青年拔尖人才計劃(BJ2014014)資助項目
【分類號】：TN492

【參考文獻】

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1 TAO Ye;REN Yukun;YAN Hui;JIANG Hongyuan;;Continuous Separation of Multiple Size Microparticles using Alternating Current Dielectrophoresis in Microfluidic Device with Acupuncture Needle Electrodes[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2016年02期

2 李姍姍;任玉坤;劉曉竹;侯珍秀;姜洪源;;交流電場增強的牛副結(jié)核快速血清免疫檢測[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年02期

3 費飛;曲艷麗;李文榮;董再勵;;基于介電泳的電極陣列電場仿真研究[J];計算機仿真;2008年02期

【共引文獻】

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2 李文;安立寶;;碳納米管介電電泳精確及可控組裝技術(shù)[J];高分子通報;2016年08期

3 陳琰;安立寶;;碳納米管介電電泳組裝數(shù)學(xué)模型及影響參數(shù)[J];材料導(dǎo)報;2014年S2期

4 張洋;張曉飛;譚秋林;孫東;;細胞連續(xù)分離介電泳芯片中的焦耳熱數(shù)值研究[J];計算機仿真;2014年08期

5 劉順東;張鴻雁;沈萍;崔海航;;基于介電電泳的微尺度顆粒分離研究進展[J];微納電子技術(shù);2012年04期

6 陳慧英;張鶴騰;于樂;;利用空心微球和介電泳去除水中Pb~(2+)[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2010年04期

【二級參考文獻】

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2 REN Yukun;WU Hongchi;FENG Guojing;HOU Likai;JIANG Hongyuan;;Effects of Chip Geometries on Dielectrophoresis and Electrorotation Investigation[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2014年01期

3 ;Rarefaction and Temperature Gradient Effect on the Performance of the Knudsen Pump[J];Chinese Journal of Mechanical Engineering;2012年04期

4 潘建章;方群;;微流控床邊檢驗系統(tǒng)的流體操控方法研究進展[J];分析化學(xué);2012年01期

5 姜洪源;任玉坤;陶冶;;Microwire formation based on dielectrophoresis of electroless gold plated polystyrene microspheres[J];Chinese Physics B;2011年05期

6 朱曉璐;尹芝峰;高志強;倪中華;;基于光誘導(dǎo)介電泳的微粒子過濾、輸運、富集和聚焦的實驗研究[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2011年03期

7 ;Manipulation of gold coated microspheres using electrorotation[J];Science China(Technological Sciences);2011年03期

8 姜洪源;李姍姍;侯珍秀;任玉坤;孫永軍;;非對稱電極表面微觀形貌對交流電滲流速的影響[J];物理學(xué)報;2011年02期

9 秦建華;劉婷姣;林炳承;;微流控芯片細胞實驗室[J];色譜;2009年05期

10 劉素芬,傅新,楊華勇;三維交叉導(dǎo)流式微型靜態(tài)混合器的研究[J];機械工程學(xué)報;2005年04期

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7 劉泳宏;趙湛;;基于NEMS技術(shù)的介電泳芯片及其關(guān)鍵工藝問題的研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報;2006年05期

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2 劉偉景;張健;萬麗娟;蔣珂瑋;;納米結(jié)構(gòu)在微納傳感器應(yīng)用中的介電泳操控研究[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（6）[C];2007年

3 任玉坤;姜洪源;;基于金屬/溶液界面雙電層效應(yīng)的金屬粒子反常規(guī)介電泳特征[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

4 于鵬;李明林;董再勵;周磊;劉柱;;基于行波介電泳原理的微粒操縱系統(tǒng)及實驗研究[A];2008中國儀器儀表與測控技術(shù)進展大會論文集（Ⅰ）[C];2008年

5 任春平;;利用弧狀電極產(chǎn)生步進電場之介電泳細胞預(yù)濃縮晶片[A];2010年第四屆微納米海峽兩岸科技暨納微米系統(tǒng)與加工制備中的力學(xué)問題研討會摘要集[C];2010年

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3 錢成;面向細胞位姿調(diào)節(jié)的介電泳操作機理分析與實驗研究[D];蘇州大學(xué);2015年

4 周培林;AFM探針誘導(dǎo)介電泳的三維納米操作與裝配[D];沈陽理工大學(xué);2015年

5 胡婧;吸附—介電泳法去除水中氨氮的工藝及機理研究[D];中央民族大學(xué);2015年

6 袁君凱;復(fù)雜微通道中利用直流介電泳連續(xù)分離微粒[D];上海交通大學(xué);2014年

7 馮奇亮;基于介電泳技術(shù)的連續(xù)流細胞操控與分離芯片研究[D];太原理工大學(xué);2016年

8 雷建平;基于介電泳的石墨烯傳感器的制造和檢測應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2015年

9 方明;粒子連續(xù)分離介電泳微流控芯片的研究[D];中北大學(xué);2016年

10 全運臨;分片式介電泳芯片微米粒子操控的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];東南大學(xué);2015年

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本文編號：2370400