1、流驱动效果下的流速与外加电场之间呈非线性关系，因此可在相同外加电场情况下，获得相对电渗流驱动更好的驱动效果。这里我们分别给出典型电渗泵流固交界面流体的滑移速度计算公式，如公式所示以及典型诱导电渗流模型加电流场中嵌入不带电可极化圆柱体中流体流动速度的计算公式，如公式所示。其中为外加电场在壁面的切向分量，为流体的介电常数，为固液界面的电势，通常情况下值为常数，为流体的动力粘度系数。由公式可知，，当，时，水溶液的交界面流体滑移速度为，驱动效果不佳。万方数据中国计量学院硕士学位论文其中为圆柱体半径值，为恒定外加电场强度值。此时，可极化表面双电荷层获得不均匀分布的壁面电势，取其平均值，故可得如上所示公式。由公式可知，当，时，水溶液的流体流动速。

2、无需活动的机械单元，系统结构简单，便于操作控制，易于集成等优点。并且，与传统的压力驱动方式相比，电渗流驱动也具有明显的优势。压力驱动电渗驱动图不同驱动方式速度剖面对比图压力驱动所形成的泊肃叶流，其速度剖面为“抛物状”如图所示，中心流速高，壁面附近流速低，速度分布不均匀，不利于微通道内样本的分离而电渗流则呈现柱塞状的流动剖面如图所示，速度沿微通道截面均匀分布，提高了电泳样本分离的精度。根据公式，长直圆管道中压力驱动流的流量可描述为其中，为圆管半径，为流体动力粘度，为管道长度。且通道压降为其中，为管道截面的平均速度。根据方程和方程，可知，压力驱动流管道流量与管道半径四次方成正比，管道压降则与半径二次方成反比。也就是说，若管道半径缩小倍如从减小到，为保证同样大小的流量，通道压降。

3、。同年，等人利用电容耦合原理，成功解释了对称分布障碍物周围出现非对称流场这现象。年等人利用实现了对存在于基本压力驱动流中的导电障碍物周围的流场控制，并采用技术对障碍物下流区域单个或多个流型变化进行观察。相对于电渗流而言，诱导电渗流的产生所基于的双电荷层为外加电场作用于可极化障碍物诱导极化而来，并可通过各种人工的方式对双电层进行调控，进而规避了电渗流双电层电位小的弊端，有利于更高效的流体传输。采用人工方式获得的较高双电层电位，也使得诱导电渗流驱动方式所需的外加电场强度大大降低，规避了电渗流驱动中焦耳热效应的影响。而且，在外加交流电场时，由于电场强度方向的变化导致可极化障碍物壁面全部区域双电层正负的改变，所以诱导电渗流流动直不变，进而规避了电渗流在外加交流电时平均流量为零的弊端。此外，诱导电。

4、简单。但是，这种典型的驱动方式也具有诸多不足压力驱动微泵为了保证定的流速，在微米尺度的通道内往往需要很高的驱动压力，对通道材质以及接头装置提出极高要求，不利于微流控器件的使用压力驱动微泵中所采用的薄膜结构，不能保证流动的稳定性，会造成定程度的脉动，不易于样本的传输此外，压力驱动流中滑移边界的存在，使得数值模拟的结果与实验测量结果偏差较大，这也为微泵的设计带来困难。因此，结合实际应用环境，选择适当的功能单元，成为微流体芯片设计的关键。电渗流驱动方式除了压力驱动以外，电动流驱动也是很重要的微流体芯片流体驱动方式。其中，电渗流驱动是到目前为止最为成功的微流体驱动方式。电渗驱动的原理，是利用微通道壁面存在的固定电荷实现对流体的驱动。电渗流驱动具有成本低万方数据中国计量学院硕士学位论文效率高寿命长。

5、面诱导电荷之间的相互作用而产生的电渗流现象。年，和，为了描述在施加有交流和直流电场的导电圆柱体周围发现的非线性电动力学现象，首次提出了诱导电渗流的概念。关于诱导电渗流研究的出版物，大部分都集中在理论研究或者数值模拟研究。年，等人采用微粒子图像测速技术发现了直管道中嵌入的金属圆柱体周万方数据中国计量学院硕士学位论文围出现的诱导电渗流，这是第次针对导电圆柱体周围进行的综合性研究，同时给出了关于该现象的数值模拟描述和实验现象描述。年等人通过针对的镀金不锈钢圆柱阵列周围的流场情况进行实验研究，也证明了导电障碍物周围诱导电渗流的存在。年，综述了诱导电动力学现象的理论基础以及其在微流控芯片应用领域的广泛应用前景。最近，和公布了该领域的最新研究动向，并证明了对于现象进行系统化的理论及实验研究的必要性。

6、为，驱动效果相对电渗驱动效果提升很多。图基于的简易微泵的设计基于诱导电渗流的流动特性，可设计如图所示的微流控装置，即将金属丝放入个四角放置有电极的十字形微通道交叉口处，该装置中的可以将流体从个管道中引出并驱动进入另个管道中，实现泵的效果，并可通过改变电场方向以很方便的改变泵的流体驱动方向。根据对称性，可以将这种装置简化为如图所示的型泵，该装置在通道底部覆盖金属层，以通过产生壁面电势来减弱流体粘性对驱动效果的影响。到目前为止，由于各种原因，基于诱导电渗流理论的微流控驱动装置的设计仍旧处于设计验证阶段，但其优越的性能已经让我们看到了其广阔的应用前景，因此研究诱导电渗流，并将其应用到微泵设计上，具有重要意义。微流体芯片中的样品混合样品混合是当前分析化学中必不可少的个环节，随着微流体技术在生物。

7、将增大倍，达到兆帕的数量级。对微米量级通道及通道接口处的材料要求极高，很难在微流体芯片中实现。典型的电渗流驱动微泵结构如图所示，即在微米尺度的直管道两端口添加电极，并施加定的电压值，即实现对电解质流体的驱动。在微通道全开放时，不存在流动方向的反压差，此时，长直圆管道中电渗驱动流的流量达到最大值，可描述为万方数据中国计量学院硕士学位论文其中，为流量修正系数，在双电层厚度相对通道截面积很小的情况下，般取为微通道截面面积为管道半径为微通道截面平均速度值为介质相对介电常数为真空介电常数为微通道壁面双电层电势为两端电势差为流体动力粘度为管道长度。根据方程，可知，电渗流微泵管道流量与管道半径的平方成正比。也就是说，若管道半径缩小倍，为获得同样大小的流量，只。

8、，和我的校园生活说再见，和我的青春告别，回忆路走来，思绪纷扰，感悟良多。首先，深深地感谢我的导师张凯副教授。在为期近三年的硕士学习期间，张凯老师身体力行，在学业上给予我莫大帮助的同时，更教会了我踏踏实实做人做事，教会了我如何协调安排自己的工作科研与生活，教会了我如何排解学习生活中的各种困惑。日为师终身受益。祝福张老师生活幸福，工作顺利，小宝贝健康成长。其次，感谢中国计量学院流体检测与仿真研究所内的全体老师给予我的指导和帮助。特别感谢苏中地老师，在我的硕士学习期间给予我的监督与指导，苏老师的为人处世及生活态度为我树立了良好的榜样。感谢我的同门师兄田福真，感谢他对我论文完成工作的帮助，以及在生活方面给予我的关心指导。感谢仰仪北楼实验室的全体成员，让我度过了快乐的三年，他们是娄明李雪健裴江辉陈。

9、要将外加电压扩大倍即可，对通道材料要求较低，易于在微流体芯片中实现。图典型电渗泵结构示意图作为目前微流体芯片领域最为成功的驱动方式，电渗流驱动有自身不可替代的优势，但是，电渗流驱动仍旧具有定的不足。比如，在通道尺寸成倍缩小的情况下，为了确保微泵具有确定大小的流量输出，通常要对整个微流控系统施加很强的电场强度，导致焦耳热效应的产生，造成溶液温度的上升，进而反馈影响电场和流场能够减弱焦耳热效应和法拉第反应的外加交流电场，则会造成电渗泵平均驱动流量为零的不良效果。此外，电渗流驱动所基于的管道壁面固有双电层电位般小于，传输效率不佳。因此，如何在电渗流驱动成功经验的基础上，规避这些弊端，寻求更好的驱动方式，设计驱动性能更好的微泵，成为研究重点。诱导电渗流驱动方式所谓的诱导电渗流即由于外加电场和极化。

10、论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国计量学院或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名签字日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解中国计量学院有关保留使用学位论文的规定。特授权中国计量学院可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明学位论文作者签名导师签名签字日期年月日签字日期年月日万方数据致谢三年前，我来到杭州这个南方城市，开始了我在中国计量学院的研究生学习生活，如今，毕业在即，我即将要和我的大学生活告。

11、邵家存盛冰莹林宁乐，感谢他们的陪伴与帮助，怀念与他们起度过的快乐时光。最后，衷心感谢我的父母和姐姐，父母养育之恩和姐姐的关爱，是我人生前行的坚强后盾，是我面对生活各种坎坷的最终动力，对我来说是最宝贵的。硕士学习阶段结束，我即将步入社会，开始新的人生。向过去三年，乃至过去七年的大学生活说再见。向过去所有曾经出现在我生命里，帮助和关心过我的人表示感谢！秘晓静年月万方数据诱导电渗流的数值模拟与实验研究摘要芯片微通道中的分析技术是世界上最前沿的科技领域之，目前，微型全分析系统的核心内容即微流体芯片。随着微流体芯片研究的不断深入，该领域的重点转为微流体芯片的设计，而微泵及微混合器的设计均是微流体芯片设计的关键与重点。诱导电渗流，既具备了电渗流作为最成功驱动方式的诸多优点，又可规避电渗流驱动中若干弊。

12、片生物微机电等方面日益广泛的应用，设计实现高效的微混合器成为微流体研究的个重要任务。微流体芯片中，流体流动呈现低雷诺数的层流方式流动，不易实现湍流形式的混合，如何增强样品间的交互运动，加速样品扩散，实现稳定高效的微尺度样品混合是当前微流体研究方万方数据硕士学位论文诱导电渗流的数值模拟与实验研究作者秘晓静导师张凯副教授学科测试计量技术及仪器中国计量学院二〇四年三月万方数据，万方数据中图分类号学校代码密级公开硕士学位论文诱导电渗流的数值模拟与实验研究作者秘晓静导师张凯副教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业测试计量技术及仪器研究方向流体检测与仿真二〇四年三月万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，。

参考资料：

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[4]学宪法讲宪法争做宪法小卫士通用PPT 编号18060（第29页，发表于2022-06-24）

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