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电磁作用下的电渗流调控

作　者: 高轻
导　师: 萧泛舟
学　校: 河北科技大学
专　业: 生物化工
关键词: 磁场电渗流调控弯道效应数值模拟
分类号: O441.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 33次
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内容摘要

微芯片技术是当今科技发展的前沿,临床检验、新药物筛选都将在微流控芯片技术的带动下蓬勃发展。不仅是生物领域,其他领域包括食品和商品检验、环境监测、刑事科学、军事科学及航天科学等都开始采用微芯片技术。在芯片上为提高分离效果必须引入弯道,同时存在弯道效应,现在学术界研究的重点是通过施加径向电场的方式对电渗流进行调控。从经典电磁理论上分析,磁场与电场在一定意义上是等效的,可以起到相同的物理影响。而且与径向电场相比,径向磁场更具有实时,高效的调控的优点。本文从理论计算出发,采用有限单元法对流体在磁场环境中的电渗流变化进行数值模拟。在先研究温度和轴向电场对电渗流的影响之后,确定所应用力量数学方程的正确性；接着在直管道上进行数值模拟比较径向电场和径向磁场对电渗流的影响,得出两者均能影响电渗流的结论；之后对磁场改善弯道效应进行了探索,分别对单弯直角弯道、单弯圆弧弯道、双弯直角弯道、双弯等宽圆弧弯道,进行了研究；得出针对不同类型的弯道,磁场改善弯道效应的范围。从而对毛细管电泳的弯道效应的改善提供了一个新的思路。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第1章绪论  8-17
  1.1 研究背景  8-11
    1.1.1 毛细管电泳的发展  8
    1.1.2 CE现有的分离模式  8-9
    1.1.3 微流体芯片的发展  9-10
    1.1.4 现有成熟的微流体芯片技术特点  10-11
  1.2 产生弯道效应的原因  11-13
  1.3 消除弯道效应的方法  13-17
第2章电渗流的数学模型  17-24
  2.1 电渗流的机理与流体特点  17-19
    2.1.1 电渗流的机理  17-18
    2.1.2 电渗流的流体特点  18-19
  2.2 电渗流数学模型  19
  2.3 电渗的影响因素  19-23
    2.3.1 温度的影响  20
    2.3.2 电场的影响  20-22
    2.3.3 溶液的pH值的影响  22
    2.3.4 溶剂体系的影响  22
    2.3.5 离子强度的影响  22-23
    2.3.6 微通道的直径的影响  23
    2.3.7 管壁涂层  23
    2.3.8 磁场  23
  2.4 本章小结  23-24
第3章径向电磁场对电渗流影响的数值模拟  24-37
  3.1 数值模拟基础  24-26
    3.1.1 精确解法(解析法)  24
    3.1.2 近似解法  24-26
  3.2 电渗流的数值模拟基础  26-29
    3.2.1 本文研究中所用到的假设和近似计算  26
    3.2.2 双电层的假设及Poisson方程  26-28
    3.2.3 溶液浓度及流体斯托克斯方程  28-29
  3.3 电渗流的模拟计算  29-36
    3.3.1 外加电场强度对电渗流速度的影响  29-32
    3.3.2 外加径向磁场对电渗流的影响  32-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章外加磁场对弯道效应的影响  37-57
  4.1 弯道效应的理论模型  37-38
  4.2 磁场施加影响弯道效应的数值模拟  38-55
  4.3 结果分析与讨论  55-56
  4.4 本章小结  56-57
第5章结论与展望  57-58
  5.1 结论  57
  5.2 展望  57-58
参考文献  58-61
攻读硕士学位期间所发表的论文  61-62
致谢  62

电磁作用下的电渗流调控

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