国家自然科学基金(50536010)
- 作品数：15 被引量：28H指数：3
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- 叉指型微电极交流电渗泵的阻抗谱分析被引量：1
- 2008年
- 阻抗谱的研究对于优化交流电渗泵的结构具有重要意义。通过分析交流电渗泵的结构和工作原理,指出双电层的电容特性和电解质溶液的电阻特性,建立了用来研究交流电渗泵阻抗谱的RC等效电路。在最佳电极结构参数设置下,得到了不同频率下的阻抗谱,分析了电极周期长度以及通道高度改变对交流电渗泵阻抗模以及幅角的影响,并对电解质溶液浓度对阻抗谱的影响做了估计。结果表明,工作频率的增加总体上会造成阻抗模的增大和阻抗角的减小,而同一频率下不同因素对阻抗谱的影响又有所不同。该结论对交流电渗泵的设计和功耗研究有一定的理论指导意义。
- 曹军洪芳军郑平
- 关键词：阻抗分析阻抗模阻抗角RC电路
- 微通道气液同向流动中气泡射流特性被引量：1
- 2008年
- 利用高速CCD成像技术,本文研究了梯形横截面微通道内的气泡喷射流动.通过调节同向流动时空气和水流量,研究了气泡形成的大小和频率等变化特性;以及微通道内的流型变化。实验结果表明,气泡喷射频率随空气流量的增加而增大,同时随水流量的增加而上升,且上升幅度渐趋平缓.
- 全晓军陈钢郑平
- 关键词：微通道
- PDMS微流控芯片中焦耳热效应的数值研究被引量：3
- 2009年
- 用数值模拟的方法对矩形通道微流控芯片中由于焦耳热效应而产生的温度场分布进行了分析。通过求解耦合的动量以及能量方程,得到了PDMS/PDMS芯片中温度场的瞬态发展过程。对稳定状态下不同缓冲溶液浓度,底片材质以及厚度的芯片中的温度场分布也做了比较和分析。结果表明,相比于PDMS/PDMS芯片,相同条件下PDMS/玻璃芯片中的焦耳热效应会减小很多,而缓冲溶液浓度以及芯片厚度对缓冲溶液的出口平均温度也有显著影响。最后提出了减小焦耳热效应的方法。
- 曹军洪芳军郑平
- 关键词：微流控芯片
- 芯片上叉指电极介电电泳的模拟与实验研究被引量：3
- 2008年
- 分析了影响常规介电电泳过程中粒子所受介电电泳力的因素和发生正、负向介电电泳的条件。经过合理的简化和假设,建立了一个芯片微通道中常规介电电泳的二维数学模型。数值计算结果给出了微通道中的电势和电场强度分布,并根据场强分布预测了粒子发生正向介电电泳时最容易被吸附的位置。利用微加工工艺,在硼硅酸(Pyrex)玻璃表面沉积了叉指型结构的复合金属电极,并用聚二甲基硅氧烷(PDMS)制作了具有微通道的盖片,两者键合形成芯片。以溶解有聚苯乙烯(polystyrene,PS)粒子的KCl溶液为操作悬浮溶液进行了粒子正向介电电泳实验,实验结果与理论分析具有较好的吻合。
- 曹军洪芳军陈翔郑平
- 关键词：微流控芯片微通道叉指电极
- 微针肋阵列通道中水的层流摩擦系数的模拟被引量：4
- 2010年
- 在Re数为5-400时,对22组不同几何尺寸及排列的方形叉排微针肋阵列通道中水的层流流动进行了模拟计算.研究了微针肋几何结构对层流流动摩擦系数的影响,简化了通道的几何参数,拟合出包含孔隙率、弯曲度、宽高比和Re数的摩擦系数关联式.与其他实验关联式相比,可以较为准确地预测摩擦系数值.
- 董丽宁全晓军郑平
- 关键词：层流流动数值模拟
- 焦耳热效应对毛细管电泳中样品区带传输的影响被引量：4
- 2008年
- 毛细管区带电泳过程中产生焦耳热效应会改变溶液的黏度,进而改变样品区带到达检测窗口的时间。建立了一个包含电势分布方程、连续性方程、动量方程、能量方程和样品组分迁移扩散方程的数学模型,应用有限元数值模拟的方法,对这些耦合的方程进行了求解。计算结构分析了在考虑和不考虑焦耳热的情况下样品组分区带的传输过程。结果表明,毛细管内径、对流换热系数及缓冲溶液浓度都会影响样品区带在毛细管中的运动速度,进而改变其到达检测窗口的时间。
- 曹军洪芳军郑平
- 关键词：毛细管区带电泳电渗流
- 同向流动微气泡产生与分裂的实验研究被引量：1
- 2009年
- 本文使用高速CCD可视化技术研究硅微通道内气液等温同向流动微气泡形成过程。作为离散相的空气和连续相的水,流经各自通道后汇聚在主通道前段;在一定的流量比值范围内,连续产生大小均匀的微气泡;发现存在bubbling和jetting两种微气泡形成模式。气泡产生频率随空气和水的流速增大而增加。最后研究了气泡在T型微通道出口处的行为,观察到分裂和不分裂两种形式并进行了分析。
- 全晓军陈钢郑平
- 脉冲加热下微尺度表面流动沸腾被引量：1
- 2010年
- 利用微机电系统(MEMS)加工技术,在梯形微通道内集成特定形状(60μm×100μm)的Pt微加热器,通过改变脉冲加热电压及水的流速,采用高速摄像机观察并记录微加热器表面的流动沸腾现象,根据脉冲宽度2 ms下不同流速及热流时微加热器表面的核态沸腾及膜态沸腾现象得到了沸腾流型图.结果表明:在一定流速条件下,随着微加热器的热流增加,核态沸腾及膜态沸腾相继出现在微加热器表面,且核态沸腾开始向膜态沸腾转变;同时,增加水的流速,可使微加热器上发生核态沸腾及膜态沸腾所需的热流量增大.
- 陈钢全晓军郑平
- 关键词：微加热器脉冲加热核态沸腾膜态沸腾
- 双T型通道微流控芯片中场放大样品富集的数值分析被引量：2
- 2007年
- 通过合理的简化和假设,建立了一个包括电势分布方程、缓冲溶液浓度方程和样品粒子电迁移扩散方程的一维数学模型,并应用有限元方法对该模型进行了求解.计算得到了富集过程中样品浓度峰值出现的时间和位置,给出不同时刻表面带正、负电荷样品粒子的分离效果,对缓冲溶液浓度比值不同时的富集效果进行了分析.该模型可为芯片上场放大样品富集过程提供一定的理论预测和指导.
- 曹军洪芳军郑平
- 关键词：微流控芯片
- 脉冲加热下微尺度沸腾及微汽泡动力学被引量：1
- 2009年
- 利用MEMS微加工技术,在微通道内集成Pt微加热器。在一定流速下改变脉冲加热电压,利用高速CCD及数据采集卡,并通过Pt温度电阻特性关系式,观察并记录微加热器表面的沸腾现象及温度变化。通过研究,观察到随加热功率变化出现的两种微尺度沸腾现象,尤其是稳定蒸汽膜的生长在其他学者进行的相似研究中很少出现,并分析了相关的汽泡动力学,最后比较了由未完全凝结汽泡引起的两个连续脉冲过程中汽泡动力学的差异。
- 陈钢全晓军郑平
- 关键词：脉冲加热
