隨著微納米系統(tǒng)在電滲微泵、海水淡化、分子富集等工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對(duì)微納米系統(tǒng)的理論研究受到了越來越多人的重視。U型微納米通道作為一種基礎(chǔ)的微納米通道結(jié)構(gòu),能夠產(chǎn)生明顯的流動(dòng)擾動(dòng),可以作為微流體混合器、電滲微泵以及細(xì)胞裂解裝置,但與之相關(guān)的理論研究還處于初始階段。本文利用數(shù)值仿真的方法對(duì)U型微納米通道系統(tǒng)中的電動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究,分析了關(guān)鍵物理參數(shù)(外部電壓、外部壓力)和結(jié)構(gòu)參數(shù)(納米通道數(shù)量、納米通道間距)對(duì)系統(tǒng)輸出指標(biāo)(電場(chǎng)、壓力、剪切應(yīng)力等)的影響。仿真結(jié)果表明納米通道中的離子選擇性輸運(yùn)造成了離子濃差極化現(xiàn)象,在微納米通道交界處的離子耗盡區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了顯著增強(qiáng)的電場(chǎng)以及電動(dòng)流動(dòng)。該系統(tǒng)中的電流強(qiáng)度、流體速度和最大剪切應(yīng)力等指標(biāo)均隨外部電壓的增加而線性增大。對(duì)不同納米通道數(shù)量和納米通道間距的系統(tǒng)進(jìn)行的仿真計(jì)算表明,增加納米通道數(shù)量和增大納米通道間距均能使微納米通道交界處的壓強(qiáng)差得到增大,而只有增加納米通道數(shù)量的方法才能增強(qiáng)微納米通道交界處的電場(chǎng)。增加壓力流會(huì)導(dǎo)致離子耗盡區(qū)域被壓縮直至被完全破壞,從而降低系統(tǒng)的除鹽效果并使其喪失局部增強(qiáng)的剪切流。本文所揭示的U型微納米通道系統(tǒng)中的電動(dòng)...

【文章頁(yè)數(shù)】：61 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1(a)微米通道單側(cè)帶電壁面附近的離子分布以及電勢(shì)分布;(b)微米通道中離子分布

常用德拜長(zhǎng)度(λD)來描述。雙電層內(nèi)反離子的數(shù)量明顯大于同性離子的數(shù)量，因此雙電層內(nèi)電解質(zhì)溶液帶有一定數(shù)量的凈電荷。當(dāng)電解質(zhì)溶液處于平行于通道壁面的電場(chǎng)中時(shí)，液體所受的電場(chǎng)力會(huì)帶動(dòng)流體發(fā)生定向流動(dòng)，形成電滲流(ElectroosmoticFlow,EOF)[16,17]。電滲....

圖1-2離子交換膜附近的ICP現(xiàn)象[22]

下納米孔只允許陽(yáng)離子通過，陰離子則無法通過，我們將這種交換膜(CationExchangeMembrane,CEM)。如圖1-2所示，陽(yáng)分為左右兩個(gè)區(qū)域。在直流電壓作用下，整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生向右的區(qū)域的陽(yáng)離子穿過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右側(cè)區(qū)域。同時(shí)陰離子受運(yùn)動(dòng)，右側(cè)區(qū)域的陰離子運(yùn)動(dòng)....

圖1-5納米通道連接的U型微混合器示意圖

溫州大學(xué)碩士學(xué)位論文6所示，他們?cè)O(shè)計(jì)了一種納米通道兩端不對(duì)稱的結(jié)構(gòu)。該混合器僅術(shù)制備微米通道和電擊穿方法來制備納米結(jié)。

圖1-7用納米顆�？p隙代替納米通道的U型微混合器示意圖

溫州大學(xué)碩士學(xué)位論文圖1-7所示，Choi等人提出用納米顆粒之間的間隙來代替納米通道器[46]。傳統(tǒng)微加工技術(shù)無法加工深寬比很高的納米通道，而且深寬大通道結(jié)構(gòu)就容易垮塌，因此微納米系統(tǒng)中的納米通道深度遠(yuǎn)小于深度，該方法利用納米顆粒間的縫隙來近似模擬納米通道很好的克寬比納米通....

本文編號(hào)：3933004