【摘 要】
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微流体装置广泛应用于微电子系统和生物传感器领域,先进的微流体装置甚至可以在一个单独的芯片上进行完整的生物化学分析.当电解质与微管道壁面相互接触时,带电表面通过影响
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微流体装置广泛应用于微电子系统和生物传感器领域,先进的微流体装置甚至可以在一个单独的芯片上进行完整的生物化学分析.当电解质与微管道壁面相互接触时,带电表面通过影响电解质溶液中的阴阳离子分布,从而导致双电层(Electric double layer,简称EDL)的形成.在外加电场作用下,由于流体的黏性作用,流体微团会随着可移动的离子一起运动,最终形成电渗流(Electroosmotic flow,简称EOF).由于电渗驱动具有效率高、便于控制并且速度形态呈现均匀活塞状,不会增长轴向混合等优点使得电渗流在微流体领域得到了广泛的重视与应用.本文研究了平行微管道内幂律流体在高zeta电势下旋转电渗流动问题,通过非线性Poisson-Boltzmann方程解析求解了双电层的电势.根据解析的电荷密度分布情况,我们利用有限差分方法数值求解了幂律流体的旋转电渗速度,并将数值结果与低zeta电势下牛顿流体得到的解析解进行比较.对于没有旋转的幂律流体,可以得到经典的插销形电渗速度剖面.除此之外,本文还研究了平行微管道内幂律流体电渗速度随相关参数,如幂律流体的行为指数n、旋转角速度Ω、壁面zeta电势Ψw以及电动宽度K的变化规律.
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