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非对称电极表面微观形貌对交流电渗流速的影响

姜洪源 李姗姗 侯珍秀 任玉坤 孙永军

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非对称电极表面微观形貌对交流电渗流速的影响

姜洪源, 李姗姗, 侯珍秀, 任玉坤, 孙永军

Effect of asymmetrical micro electrode surface topography on alternating current electroosmosis flow rate

Jiang Hong-Yuan, Li Shan-Shan, Hou Zhen-Xiu, Ren Yu-Kun, Sun Yong-Jun
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  • 经典交流电渗理论是利用电场进行非机械式微流体驱动的基础.传统理论交流电渗理论以双电层理论为基础,通过耦合电场方程以及流场方程得到微电极表面交流电渗流速表达式,通常与实验流速相差较大. 以电极表面微观形貌对交流电渗流速的影响为研究目标,定义微电极表面粗糙度为微观形貌特征参数,建立了等效双电层模型,并对传统交流电渗流速公式进行了修正.理论并仿真分析了表面粗糙度对于交流电渗流速的影响,利用非对称电极对交流电渗微流体驱动进行了实验研究,并进行对比分析.结果表明,理论分析与实验结果具有较好的一致性.
    AC Electroosmosis(ACEO) induced by electric field is the basic approach for non-mechanical microfluid pumping. Traditional ACEO theory is based on electric double layer (EDL) theory, and gives electric-flow field coupling equations for ACEO flo w rate. But there is a big deviation between the calculation data and experimental velocities. In this paper, electrode surface topography is included to solve ACEO flow rate. Withelectrode surfaceroughness as the characteristic parameter, equivalent EDL model is set up to modify the classical EDL model. The relationship between flow rate and electrode surface roughness is studied. Experiment results agree with the simulation very well, proving the feasibility ofequivalent EDL model.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:51075087)和浙江大学流体传动及控制国家重点实验室开放基金(批准号: GZKF-201004)资助的课题.
    [1]

    Ramos A, Morgan H, Green N G, Castellanos A 1998 J. Phys. D: Appl. Phys. 31 2338

    [2]

    Ramos A, Gonzalez A, Castellanos A, Green N G, Morgan H 2003 Phys. Rev. E 67 056302

    [3]

    Jiang H Y, Ren Y K, Ao H R, Ramos A 2008 Chin. Phys. B 17 4541

    [4]

    Wee Y N, Shireen G, Yee C L, Chun Y, Isabel R 2009 Lab. Chip. 9 802

    [5]

    Ren Y K, Ao H R, Gu J Z, Jiang H Y, Ramos A 2009 Acta Phys. Sin. 58 7869 (in Chinese) [任玉坤、 敖宏瑞、 顾建忠、 姜洪源、 Ramos A 2009 物理学报 58 7869]

    [6]

    Stone H, Stroock A, Ajdari A 2004 Annu. Rev. Fluid Mech. 36 381

    [7]

    Liu H W, Ma D M, Shi W, Tian L Q, Wang X M, Xie W P, Xu M, Zhou L J 2009 Acta Phys. Sin. 58 1219 (in Chinese) [刘宏伟、 马德明、 施 卫、 田立强、 王馨梅、 谢卫平、 徐 鸣、 周良骥 2009 物理学报 58 1219]

    [8]

    Li B X, Ye M Y, Chu Q Y, Yu J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3447 (in Chinese) [李宝兴、 叶美英、 褚巧燕、 俞 健 2007 物理学报 56 3447]

    [9]

    Suh Y K, Kang S 2008 Phys. Rev. E 77 031504

    [10]

    Wang L J, Zhang S M, Zhu J H, Zhu J J, Zhao D G, Liu Z S, Jiang D S, Wang Y T, Yang H 2010 Chin. Phys. B 19 017307

    [11]

    Green N G, Ramos A, Gonzalez A, Morgan H, Castellanos A 2000 Phys. Rev. E 61 4011

    [12]

    Bazant M Z, Kilic M S, Storey B D, Ajdari A 2009 Adv. Colloid Interface Sci. 152 48

    [13]

    Zhang C B, Chen Y P, Shi M H, Fu P P, Wu J F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7050 (in Chinese) [张程宾、 陈永平、 施明恒、 付盼盼、 吴嘉峰 2009 物理学报 58 7050]

    [14]

    Hao P F, Yao Z H, He F 2007 Acta Phys. Sin. 56 4728 (in Chinese) [郝鹏飞、 姚朝晖、 何 枫 2007 物理学报 56 4728]

    [15]

    Zhang M L, Tian Y, Jiang J L, Meng Y G, Wen S Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 8394 (in Chinese) [张敏梁、 田 煜、 蒋继乐、 孟永刚、 温诗铸 2009 物理学报 58 8394]

    [16]

    Jiang H Y, Yan B S, Yang H K, Ramos A 2007 Chin. Mech. Engin. 14 1672 (in Chinese) [姜洪源、 闫宝森、 杨胡坤、 Ramoa A 2007 中国机械工程 14 1672]

    [17]

    Castellanos A, Ramos A, Gonzalez A, Green N G, Morgan H 2003 J. Phys. D: Appl. Phys. 36 2584

    [18]

    Morgan H, Green N G 2003 AC Electrokinetics: Colloids and Nanoparticles (Baldock: Research Studies Press)

    [19]

    Hunter R 1993 Introduction to Modern Colloid Science (Oxford: Oxford University Press)

    [20]

    Olesen L 2006 Ph.D. Thesis (Technical University of Denmark)

    [21]

    Sanchez P G, Ramos A 2008 Microfluid Nanofluid 5 307

    [22]

    Lian M, Wu J 2009 Appl. Phys. Lett. 94 064101

    [23]

    Yang H K 2008 Ph.D. Thesis (Harbin: Harbin Institute of Technology) (in Chinese)[杨胡坤 2008 博士学位论文 (哈尔滨: 哈尔滨工业大学)]

    [24]

    Wu J, Ben Y X, Battigelli D, Chang H C 2005 Ind. Eng. Chem. Res. 44 2815

    [25]

    Gonzalez A, Ramos A, Garcia S P, Castellanos A 2010 Phys. Rev. E 81 016320

  • [1]

    Ramos A, Morgan H, Green N G, Castellanos A 1998 J. Phys. D: Appl. Phys. 31 2338

    [2]

    Ramos A, Gonzalez A, Castellanos A, Green N G, Morgan H 2003 Phys. Rev. E 67 056302

    [3]

    Jiang H Y, Ren Y K, Ao H R, Ramos A 2008 Chin. Phys. B 17 4541

    [4]

    Wee Y N, Shireen G, Yee C L, Chun Y, Isabel R 2009 Lab. Chip. 9 802

    [5]

    Ren Y K, Ao H R, Gu J Z, Jiang H Y, Ramos A 2009 Acta Phys. Sin. 58 7869 (in Chinese) [任玉坤、 敖宏瑞、 顾建忠、 姜洪源、 Ramos A 2009 物理学报 58 7869]

    [6]

    Stone H, Stroock A, Ajdari A 2004 Annu. Rev. Fluid Mech. 36 381

    [7]

    Liu H W, Ma D M, Shi W, Tian L Q, Wang X M, Xie W P, Xu M, Zhou L J 2009 Acta Phys. Sin. 58 1219 (in Chinese) [刘宏伟、 马德明、 施 卫、 田立强、 王馨梅、 谢卫平、 徐 鸣、 周良骥 2009 物理学报 58 1219]

    [8]

    Li B X, Ye M Y, Chu Q Y, Yu J 2007 Acta Phys. Sin. 56 3447 (in Chinese) [李宝兴、 叶美英、 褚巧燕、 俞 健 2007 物理学报 56 3447]

    [9]

    Suh Y K, Kang S 2008 Phys. Rev. E 77 031504

    [10]

    Wang L J, Zhang S M, Zhu J H, Zhu J J, Zhao D G, Liu Z S, Jiang D S, Wang Y T, Yang H 2010 Chin. Phys. B 19 017307

    [11]

    Green N G, Ramos A, Gonzalez A, Morgan H, Castellanos A 2000 Phys. Rev. E 61 4011

    [12]

    Bazant M Z, Kilic M S, Storey B D, Ajdari A 2009 Adv. Colloid Interface Sci. 152 48

    [13]

    Zhang C B, Chen Y P, Shi M H, Fu P P, Wu J F 2009 Acta Phys. Sin. 58 7050 (in Chinese) [张程宾、 陈永平、 施明恒、 付盼盼、 吴嘉峰 2009 物理学报 58 7050]

    [14]

    Hao P F, Yao Z H, He F 2007 Acta Phys. Sin. 56 4728 (in Chinese) [郝鹏飞、 姚朝晖、 何 枫 2007 物理学报 56 4728]

    [15]

    Zhang M L, Tian Y, Jiang J L, Meng Y G, Wen S Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 8394 (in Chinese) [张敏梁、 田 煜、 蒋继乐、 孟永刚、 温诗铸 2009 物理学报 58 8394]

    [16]

    Jiang H Y, Yan B S, Yang H K, Ramos A 2007 Chin. Mech. Engin. 14 1672 (in Chinese) [姜洪源、 闫宝森、 杨胡坤、 Ramoa A 2007 中国机械工程 14 1672]

    [17]

    Castellanos A, Ramos A, Gonzalez A, Green N G, Morgan H 2003 J. Phys. D: Appl. Phys. 36 2584

    [18]

    Morgan H, Green N G 2003 AC Electrokinetics: Colloids and Nanoparticles (Baldock: Research Studies Press)

    [19]

    Hunter R 1993 Introduction to Modern Colloid Science (Oxford: Oxford University Press)

    [20]

    Olesen L 2006 Ph.D. Thesis (Technical University of Denmark)

    [21]

    Sanchez P G, Ramos A 2008 Microfluid Nanofluid 5 307

    [22]

    Lian M, Wu J 2009 Appl. Phys. Lett. 94 064101

    [23]

    Yang H K 2008 Ph.D. Thesis (Harbin: Harbin Institute of Technology) (in Chinese)[杨胡坤 2008 博士学位论文 (哈尔滨: 哈尔滨工业大学)]

    [24]

    Wu J, Ben Y X, Battigelli D, Chang H C 2005 Ind. Eng. Chem. Res. 44 2815

    [25]

    Gonzalez A, Ramos A, Garcia S P, Castellanos A 2010 Phys. Rev. E 81 016320

  • [1] 付强, 王聪, 王语菲, 常正实. 正弦交流电压驱动低气压CO2放电特性的对比: DBD结构与裸电极结构. 物理学报, 2022, 71(11): 115204. doi: 10.7498/aps.71.20220086
    [2] 郭恒, 张晓宁, 聂秋月, 李和平, 曾实, 李志辉. 亚大气压六相交流电弧放电等离子体射流特性数值模拟. 物理学报, 2018, 67(5): 055201. doi: 10.7498/aps.67.20172557
    [3] 郭恒, 苏运波, 李和平, 曾实, 聂秋月, 李占贤, 李志辉. 亚大气压六相交流电弧等离子体射流特性研究:实验测量. 物理学报, 2018, 67(4): 045201. doi: 10.7498/aps.67.20172556
    [4] 王建国, 杨松林, 叶永红. 样品表面银膜的粗糙度对钛酸钡微球成像性能的影响. 物理学报, 2018, 67(21): 214209. doi: 10.7498/aps.67.20180823
    [5] 李夏至, 邹德滨, 周泓宇, 张世杰, 赵娜, 余德尧, 卓红斌. 等离子体光栅靶的表面粗糙度对高次谐波产生的影响. 物理学报, 2017, 66(24): 244209. doi: 10.7498/aps.66.244209
    [6] 宋延松, 杨建峰, 李福, 马小龙, 王红. 基于杂散光抑制要求的光学表面粗糙度控制方法研究. 物理学报, 2017, 66(19): 194201. doi: 10.7498/aps.66.194201
    [7] 宋永锋, 李雄兵, 史亦韦, 倪培君. 表面粗糙度对固体内部超声背散射的影响. 物理学报, 2016, 65(21): 214301. doi: 10.7498/aps.65.214301
    [8] 陈苏婷, 胡海锋, 张闯. 基于激光散斑成像的零件表面粗糙度建模. 物理学报, 2015, 64(23): 234203. doi: 10.7498/aps.64.234203
    [9] 王月, 张凤霞, 王春杰, 高春晓. 高压下ZnSe直流和交流电学性质的研究. 物理学报, 2014, 63(21): 216401. doi: 10.7498/aps.63.216401
    [10] 曹洪, 黄勇, 陈素芬, 张占文, 韦建军. 脉冲敲击技术对PI微球表面粗糙度的影响. 物理学报, 2013, 62(19): 196801. doi: 10.7498/aps.62.196801
    [11] 李倩倩, 陈小刚, 包曙红, 郭军明, 翟丽丽. 非线性柱形涂层复合介质有效的直流-交流电响应. 物理学报, 2013, 62(5): 057201. doi: 10.7498/aps.62.057201
    [12] 李印峰, 封素芹, 王建勇. 交流电流对铁基纳米晶丝巨磁阻抗效应形貌的影响. 物理学报, 2011, 60(3): 037306. doi: 10.7498/aps.60.037306
    [13] 张程宾, 陈永平, 施明恒, 付盼盼, 吴嘉峰. 表面粗糙度的分形特征及其对微通道内层流流动的影响. 物理学报, 2009, 58(10): 7050-7056. doi: 10.7498/aps.58.7050
    [14] 哈力木拉提, 阿 拜, 拜 山, 艾买提. p-n结二极管结区边界附近的交流电特性. 物理学报, 2008, 57(2): 1161-1165. doi: 10.7498/aps.57.1161
    [15] 周炳卿, 刘丰珍, 朱美芳, 周玉琴, 吴忠华, 陈 兴. 微晶硅薄膜的表面粗糙度及其生长机制的X射线掠角反射研究. 物理学报, 2007, 56(4): 2422-2427. doi: 10.7498/aps.56.2422
    [16] 谷云鹏, 宫 野, 孙继忠. 颗粒与交流电弧等离子体温度场的相互作用. 物理学报, 1999, 48(6): 1078-1085. doi: 10.7498/aps.48.1078
    [17] 程路, 萧季驹. 非相干光源用于“核-环比”法测量表面粗糙度. 物理学报, 1990, 39(1): 10-17. doi: 10.7498/aps.39.10
    [18] 孟立建, 李长华, 钟国柱. Er3+离子浓度对ZnS:ErF3薄膜交流电致发光特性的影响. 物理学报, 1988, 37(10): 1619-1625. doi: 10.7498/aps.37.1619
    [19] 黄炳忠, 余玉贞, 洪国光. Si-SiO2界面的粗糙度. 物理学报, 1987, 36(7): 829-837. doi: 10.7498/aps.36.829
    [20] 钱人元, 金祥凤, 周淑芹. 有机固体薄膜的交流电导. 物理学报, 1980, 29(8): 992-999. doi: 10.7498/aps.29.992
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-04-03
  • 修回日期:  2010-04-27
  • 刊出日期:  2011-01-05

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