法拉第波（Faraday wave,FW）声学生物组装技术属于声学生物组装技术中的新型组装技术。相较于体超声波生物组装技术和表面超声波生物组装技术,法拉第波生物组装技术具有其独特的特点:（1）法拉第波生物组装技术拥有更广的组装对象范围,既可以对漂浮于气-液界面的微粒进行生物组装,又可以对沉淀在组装腔室底部的微粒进行生物组装。（2）法拉第波生物组装技术拥有更多的组装样式,法拉第波生物组装过程中在液体表面或底部产生特定分布的势能场由其频率和边界条件决定,因此宽广的频率范围和多变的边界条件决定了组装样式的多样性。（3）法拉第波生物组装技术具有优良的生物兼容性,法拉第波生物组装工作频率范围较低,具有更低的声辐射力和声强大小,依靠介导产生的水力拖拽力实现细胞操控对细胞产生的影响更低。上述特点都展现了法拉第波的独特优势和潜在应用价值,因此对法拉第波进行深入研究并进一步开发其应用价值具有重要意义。先前的关于法拉第波的研究主要阐明了法拉第波在气-液界面进行生物组装的原理和应用实例以及在液底进行生物组装的应用实例,但未对液底生物组装原理进行深入探讨。此外,先前的关于法拉第波的研究对象仅限定于同一种细胞类型,并未对多种异质细胞类型进行组装。因此,为了对法拉第波进行深入研究并进一步开发其应用价值,需对其在液底进行生物组装的原理及影响参数进行深入探讨,并且需对多种异质细胞类型进行法拉第波生物组装并研究其组装特性。在本论文的研究中,首先对法拉第波生物组装实验平台进行了建立并对实验设备和实验效果进行了表征。分别将任意波形/函数发生器、功率放大器、激振器等仪器串联搭建出了法拉第波组装实验平台并进行实验参数的测定,以验证实验仪器是否具备高度可重复性、准确性、可控性和良好的稳定性。接着,对法拉第波生物组装实验的各项实验参数进行了系统地研究和表征,包括法拉第波的驱动参数、组装腔室的边界条件、微粒的浓度和组装腔室中液体的性质。其中法拉第波的驱动参数包括输出频率和振幅,通过实验明确了法拉第波频率与图案之间的关系,并确定了法拉第波实验过程中的最适振幅;组装腔室的边界条件包括特征尺寸和高度,通过实验明确了同一形状不同特征尺寸的组装腔室中可形成相同图案。特征尺寸越大,图案的激发频率越低。此外还确定了法拉第波实验过程中的最适组装腔室高度;之后还确定了法拉第波实验过程中的最适微粒浓度以及最适水凝胶体系。之后,对具有不同物理特征的微粒在法拉第波组装效果进行研究和表征,通过将具有不同质量密度和特征尺寸的微粒进行组装或共组装,定性或定量分析组装形成的结构。通过实验明确了:（1）法拉第波介导的水力拖拽力对异质密度的微粒在实现差分共组装时,具有更高密度的微粒更加聚集于节点的中心处,而具有较低密度的微粒更加聚集于节点的两侧,从而实现两种异质密度的微粒差分共组装后同时定位于节点的不同位置,形成节点处的“包裹结构”。（2）法拉第波介导的水力拖拽力对异质尺寸的微粒在实现差分共组装时,粒径小于200μm的微粒聚集于节点处,粒径大于500μm的微粒聚集于反节点处从而实现两种异质尺寸的微粒差分共组装后同时定位于节点或反节点位置,形成“互补结构”。最后,我们以细胞微球代替微粒作为研究对象展现了法拉第波对于具有不同特征尺寸的细胞微球的生物组装效果,并对其进行表征。对细胞微球的法拉第波生物组装实验结果于微粒进行组装的结果一致,即粒径小于200μm的细胞微球在法拉第波介导的水力拖拽力的作用下组装于节点处;粒径大于500μm的细胞微球在法拉第波介导的水力拖拽力的作用下组装于反节点处并于节点处的微粒形成“互补结构”。并且对细胞组装中的组装腔室和水凝胶体系进行了进一步的优化使其更加适用于法拉第声学生物组装实验。