本文關鍵詞：在微流控系統(tǒng)中電磁波驅動粒子的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在微流控芯片的相關研究中,粒子運動機理在國內外都是十分重要的研究熱門。特別是在外場,如電磁波等環(huán)境中,粒子是如何被驅動的更是尤其重要。在微納尺度下,粒子在微通道中,在沿通道的方向是近平衡態(tài),其他方向都是平衡態(tài)。通過打破粒子的平衡狀態(tài),使粒子系綜在力的影響下做定向輸運的學科是非平衡統(tǒng)計力學。在眾多研究中,有的是研究結構熵勢對粒子,特別是微納尺度布朗粒子的輸運的影響;有的是利用靜電場力來操控粒子,如介電泳的方法操控酵母菌細胞;有的是利用光的力學效應,如光鑷或光阱形成的高斯白噪聲,光強產生的梯度力可以有效操控粒子。但是在以上的研究中,大多數(shù)的研究都是將系統(tǒng)作為定態(tài)系統(tǒng),采用龍格庫塔法或蒙特卡羅法等方法,通過去掉時間維度和其他空間維度,將郎之萬方程或�？似绽士朔匠毯喕癁橐痪S一階或二階微分方程來處理。很少有學者將時變外場力引入系統(tǒng)之中。本文主要將時變外場電磁波引入了微流控系統(tǒng),并研究了由此產生的運動機理及粒子輸運特性的變化情況。通過變化外場的振幅和頻率,對雙粒子耦合布朗棘輪產生的旋轉和阻塞現(xiàn)象進行了詳細的數(shù)值計算和分析。在一定程度上,為填補海內外相關研究空白做了積極的貢獻。另外,作者還利用有限元多物理場耦合仿真分析軟件COMSOL Multiphysics仿真分析了一款主動式電極貼片微混合器和被動式湍流微分離器。以上的研究結果和提出的理論模型,可以為微流控系統(tǒng)中粒子的驅動方式提供設計思路和原理分析方法。希望能夠對生物醫(yī)療芯片、定點給藥等微流控研究相關領域有所幫助。
【關鍵詞】：微流控系統(tǒng) 龍格庫塔法 郎之萬方程 福克普朗克方程 電磁波 旋轉和阻塞
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN492
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-20
• 1.1 課題背景8-9
• 1.2 在微納尺度下粒子操控的研究意義9-14
• 1.2.1 微流控芯片9-10
• 1.2.2 微混合器10-11
• 1.2.3 微分離器11-12
• 1.2.4 布朗粒子輸運和阻塞12-14
• 1.3 在微納尺度下粒子操控的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 微流控系統(tǒng)14
• 1.3.2 生物分子馬達——肌動蛋白14-15
• 1.3.3 介電泳15-16
• 1.3.4 布朗棘輪16-18
• 1.4 論文的主要研究內容18-20
• 第二章 在微流控系統(tǒng)中電磁波操控粒子的理論基礎20-31
• 2.1 微流控系統(tǒng)中的流體流動特性20-24
• 2.2 格子玻爾茲曼方法24-26
• 2.3 波動電磁場下的的郎之萬方程26-28
• 2.4 近平衡態(tài)布朗粒子動力學中的�？恕绽士朔匠�28-29
• 2.5 微流體系統(tǒng)中布朗運動的擴散過程29-30
• 2.6 本章小結30-31
• 第三章 微器件仿真分析31-38
• 3.1 微混合器的仿真及分析31-35
• 3.1.1 含時變化電磁場的微混合器的提出31-32
• 3.1.2 原理、參數(shù)及仿真分析32-35
• 3.2 微分離器的仿真及分析35-37
• 3.2.1 湍流型微分離器的提出35-36
• 3.2.2 微分離器的仿真分析36-37
• 3.3 本章小結37-38
• 第四章 雙粒子耦合布朗棘輪的轉動及其相互作用力的研究38-46
• 4.1 粒子耦合布朗棘輪輸運中轉動的影響分析38-39
• 4.2 建模及MATLAB數(shù)值分析39-41
• 4.3 模擬結果與分析41-45
• 4.3.1 轉動噪聲對雙粒子耦合布朗運動的短時細節(jié)影響41-43
• 4.3.2 轉動噪聲對雙粒子耦合布朗運動的長時總體影響43-44
• 4.3.3 引入轉動噪聲后S參數(shù)對輸運的影響44-45
• 4.4 本章小結45-46
• 第五章 模擬肌動蛋白輸運過程中阻塞的研究46-54
• 5.1 雙粒子耦合布朗棘輪與肌動蛋白粒子46
• 5.2 建模及MATLAB數(shù)值分析46-47
• 5.3 模擬結果與分析——影響停滯時間的參數(shù)的探究47-53
• 5.3.1 熱噪聲的強弱對停滯時間的影響48-49
• 5.3.2 外場力對粒子停滯時間的影響49-53
• 5.4 本章小結53-54
• 第六章 總結與展望54-56
• 6.1 總結54-55
• 6.2 展望55-56
• 致謝56-58
• 參考文獻58-62

  本文關鍵詞：在微流控系統(tǒng)中電磁波驅動粒子的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：458184