納溝道中擴散系數(shù)測量及流動特性研究.pdf

1、微納流體是近幾年新興的一門學(xué)科，微納流體具有系統(tǒng)尺寸小，可降低能耗和試劑用量的優(yōu)點，并可減小流動體系中的無效體積，提高響應(yīng)速度，隨著微機械加工的迅速發(fā)展，微納溝道的應(yīng)用也越來越廣泛，隨著對微納流體加工技術(shù)的發(fā)展，使加工納米尺度的器件成為可能，對于納流體的研究越來越迫切。 擴散系數(shù)是流體的最基本特性，在宏觀與微觀是否存在著差異對于納流體系統(tǒng)的研究與應(yīng)用都具有十分重要的意義，但是現(xiàn)在國內(nèi)外對于這方面的研究基本上屬于空白階段，本文主要

2、從這個方面入手，進行了以下幾個方面的工作： 對現(xiàn)在計算擴散系數(shù)的一些理論進行總結(jié)，并對各個理論的適用條件進行分析，優(yōu)缺點進行對比，介紹了一些現(xiàn)在國內(nèi)外比較常用的測試擴散系數(shù)的方法及原理，對各種方法進行了優(yōu)缺點比較。 在此基礎(chǔ)上提出本文所選用的有限擴散理論的求解方法，經(jīng)過一系列的計算和化簡，得到比較容易用實驗方法測得的公式，即通過繪制溝道兩端濃度差對時間的曲線得到擴散系數(shù)的值。 根據(jù)此公式所需數(shù)據(jù)，設(shè)計了一整套利用

3、溶液電阻-溶液濃度-擴散系數(shù)的測試方法，并搭建了包括惠斯通電橋、納溝道固定系統(tǒng)和針管電極在內(nèi)的測試系統(tǒng)，對整個系統(tǒng)進行了可行性測試，對系統(tǒng)穩(wěn)定性進行檢測，并利用此系統(tǒng)成功完成了一定濃度的kcl溶液在納溝道中擴散系數(shù)的一系列測量工作。 得到擴散系數(shù)的量級并與宏觀溝道理論計算的擴散系數(shù)進行了比較，發(fā)現(xiàn)納溝道中的擴散系數(shù)比宏觀溝道中的擴散系數(shù)偏小，對產(chǎn)生這個結(jié)果的原因如雙電層效應(yīng)等進行了詳細的分析。 通過對實驗產(chǎn)生的誤差包括溫