项目名称: 微流体中纳米颗粒的非线性电动操控机理和实验研究

项目编号: No.11472260

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 张凯

作者单位: 中国计量大学

项目金额: 78万元

中文摘要: 本项目拟通过理论分析、数值模拟与实验研究达到以下的目标: ①在Navier-Stokes和Possion-Nernst-Planck方程基础上,考虑高溶液浓度、厚壁面双电层情况下,构建包含诱导电渗流现象的微流体动力学模型。 ②在非线性电动力(介电电泳力和诱导电泳力)作用下,得到纳米颗粒的形状、表面导电属性与其平移速度和角速度的关系式;得到颗粒-颗粒、颗粒-壁面相互影响的运动规律。 ③在外加交流电作用下,采用Micro-PIV/PTV技术得到微管道中心、近壁面处的单个导电物体附近区域的流型及速度场的精确信息;两个相近导电物体周围的流型及速度场的精确信息。 通过本项目的研究,可以加深对微流体中颗粒电动操控机理上的认识,推动纳米颗粒在生物医学、分析化学、颗粒污染物分析和MEMS等领域的应用。

中文关键词: 微流体;纳米颗粒;非线性;电动力学;操控

英文摘要: Through theoretical, numerical and experimental studies, several results are hoped to be achieved as below: ① Derving the modified Navier-Stokes and Possion-Nernst-Planck equations for induced-charge electro-osmosis (ICEO), which incorporate the effects of concentrated solution and thick double layer. ② Derving the general mobility relations for the translation and rotation of nanoparticle of arbitrary shape and surface electrical properties under dielectrophoresis and induced charge electrophoresis, which incorporate the effect of interaction between particle and wall or particle and particle. ③Using the experimental system of Micro-PIV/PTV, the profile and magnitude of ICEO should be demonstrated around an isolated or several gathering platinum wires in the middle and lateral of a polymer microchannel filled with low or high concentration solution, subject to a weak alternating electric field. Through this project, an elementary theory of nonlinear electrokinetic manipulation of nanoparticles in microfluidics can be established, which will inevitably impel the wider utilization of nanoparticle in many industrial fields.

英文关键词: Microfludics;Nanoparticle;nonlinear;Electrokinetics;Manipulation

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