基于PNP模型微通道電滲流數(shù)值模擬研究.pdf

1、學(xué)位論文獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得直基太堂或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。學(xué)位論文作者簽名( 手寫) ：嗚} 蔚使簽字日期：糾f 年，月6 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解蠱

2、邑盔堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)直昌叁堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編本學(xué)位論文。同時授權(quán)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所和中國學(xué)術(shù)期刊( 光盤版) 電子雜志社將本學(xué)位論文收錄到《中國學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》和《中國優(yōu)秀博碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表，并通過網(wǎng)絡(luò)向社會公眾提供信息服務(wù)。( 保

3、密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書)學(xué)位論文作者簽名( 手寫) ：紙霞簽字日期：尹f 『年6 月‘日導(dǎo)師簽名。翱：訌／『考f簽字日期：力∥年二月占日摘要摘要微流控芯片將樣品的前處理、化學(xué)反應(yīng)、分離、檢測等功能集中轉(zhuǎn)移到一塊幾平方厘米的芯片上，體現(xiàn)了其微型化、集成化、自動化和簡便化等特點，其中微流體的驅(qū)動與控制成為微流控芯片研究的核心問題。本文基于P o i s s o n ．N e m s t —P l 觚c k 數(shù)學(xué)模型，針對光滑表面平

4、行板微通道，通過基礎(chǔ)理論分析、數(shù)值模擬研究和實驗驗證相結(jié)合的方式研究了微通道內(nèi)電滲流( E l e c 在o o 鋤鰣cF l o W ，E O F ) 輸運特性。本文的主要研究成果和創(chuàng)新點如下：1 ．深入了解了微流控系統(tǒng)的電動現(xiàn)象和電滲流形成機理，并通過對雙電層模型的深刻理解，研究分析了P o i s s o n ．B o h z m a l l l l ( P B ) 模型和P o i s s o n - N e m s t -P

5、l 孤c k ( 聊博) 模型多物理場特征，結(jié)合各物理場控制方程建立了聊一耦合數(shù)學(xué)模型，為E O F 數(shù)值模擬研究奠定了理論基礎(chǔ)。2 ．基于P N P 和P B 模型數(shù)值模擬相同物理條件及幾何模型下微通道E O F輸運特性。通過對比分析基于兩種模型下微通道截面電勢分布和電滲流速度分布，得到了低濃度溶液雙電層中離子分布并不完全服從B o l 切m l l n 的結(jié)論，且聊印模型比P B 模型能更準確的描述雙電層內(nèi)離子濃度分布，驗證了P N

6、 P 模型比P B 模型更具普適性。3 ．運用電流監(jiān)測法實時監(jiān)測P M M A 芯片微通道電滲流速度，對比分析了電滲流速度實驗數(shù)據(jù)和基于P N P 模型數(shù)值模擬數(shù)據(jù)，結(jié)果表明在實驗和數(shù)值模擬中電滲流速度與溶液濃度及外加電場關(guān)系相同，驗證了P N P 模型的準確性。4 ．基于P N P 模型數(shù)值模擬研究了光滑表面平行板微通道入口區(qū)域E O F 輸運特性，不同溶液濃度下微通道內(nèi)離子濃度分布特性，系統(tǒng)研究了穩(wěn)態(tài)下溶液濃度、微通道高度和外加電場