电渗流

摘要： 技术介绍孔隙水是泥(土)污染物的重要赋存介质。导排孔隙水,迁移、转化与分离泥(土)中的污染物,能够从源头上削减泥(土)污染物含量。基于孔隙水电动导排的污染泥(土)原位脱水减污技术,以兼具导电与排水功能的电动土工材料(EKGs)为电极,将电动排水和电动修复优势互补,在电渗流和电迁移共同作用下,导排孔隙水,透析泥(土)-孔隙水体系中的污染物,实现污染物的泥(土)水分离。

摘要： 亚微米无孔二氧化硅(NPS)材料具有小粒径及表面光滑形状规整等特点,是一种性能优异的色谱材料,但其存在比表面积小、修饰效率低的问题。针对此设计了一种具有高碳含量的修饰方法:以3-缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷(GPTS)作为硅烷偶联剂,聚乙烯亚胺(PEI)作为聚合物包覆层,并以硬脂酰氯修饰得到一种氨基包覆的具有C_(18)碳链结构的新型亚微米无孔二氧化硅材料(C_(18)-NH_(2)-GPTS-SiO_(2))。利用元素分析、傅里叶变换红外光谱、Zeta电势等进行表征,证明C_(18)-NH_(2)-GPTS-SiO_(2)固定相的成功制备。该修饰方法将NPS的碳含量从0.55%提高到了8.29%,解决了过往NPS材料采用十八烷基氯硅烷等传统C_(18)修饰方法时碳含量较低的问题。此外,^(29)Si固体核磁显示:NPS与多孔二氧化硅(PS)微球相比不仅存在孔结构与比表面积区别,且表面硅羟基种类也不同。16%的PS微球硅原子带有一个硅羟基(孤立硅羟基,Q_(3))、19%带有两个硅羟基(偕硅羟基,Q_(2));而NPS微球不存在偕硅羟基,仅有30%硅原子处于孤立硅羟基状态。实验发现NPS微球存在硅羟基数量低且缺少偕硅羟基的特点,导致NPS材料表面修饰活性低,难以通过简单一步反应获得高碳含量。采用不同疏水物质如苯系物、多环芳烃对色谱性能及保留机理进行研究,结果表明C_(18)-NH_(2)-GPTS-SiO_(2)色谱柱符合反相作用机理。氨基的包覆改变硅球表面电性,提高了NPS材料运用于加压毛细管电色谱平台(pCEC)时的电渗流大小,施加+15 kv时,显示出良好的分离能力,证实了C_(18)-NH_(2)-GPTS-SiO_(2)材料通过多步反应提高碳含量的修饰方法在pCEC平台上应用的优异性。

摘要： 为研究场效应放大的样品堆叠存在不均匀的电渗流,造成分析物富集受分子扩散和对流扩散影响的理论机制,在自主构建的场效应放大的样品堆叠物理模型基础上,基于COMSOL Multiphysics软件耦合了电势场、电导率场、流体场、分析物浓度场,提出了跨数量级疏密空间与时间定标分析的仿真计算策略.仿真结果表明:可通过优化微纳通道长度与富集时间,来控制分子扩散和对流扩散的影响,并获得了较好的分析物富集结果,富集倍比与电压值呈正相关.该研究结果可以为在微纳通道中富集带电分析物提供理论基础.

摘要： 采用压力梯度和外加均匀轴向电场驱动,探究纳米流体在平行板柔性纳米管道中的流动与传热特性.利用双电层模型,基于壁面低电势的假设,借助于Debye-Hückel线性化近似化简Pois-son-Boltzmann(P-B)方程,得到电势场分布,进而在考虑粘性耗散,壁面滑移,焦耳热和热辐射效应情况下,求解修正的Navier-Stokes(N-S)动量方程和能量方程,获得了速度场和温度场的解析解,以及努塞尔数和熵,并对各物理量进行了图形化描述,分析了不同参数对流体流动和传热的影响.

摘要： 微流控检测作为一种新型生化检测平台,具有快速、低成本的检测优势,得到了广泛关注,微流控富集技术对改善微流控检测系统的灵敏度具有重要意义.该文从能实现电动控制样本驱动功能的双T型通道出发,研究了该结构对荧光离子和皮质醇适配体的富集效果,发现了该结构针对不同尺度的物质具有不同的富集效应和富集区域.针对尺寸相对较大的分子类物质,可以在较低的电压下实现局部区域的快速富集,且富集区域远离电极,并利用该富集效应,完成了双T型通道对浓度为0.1μg/mL的皮质醇的荧光检测.

摘要： 运用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件对栅压调控纳米通道器件进行数值分析,通过耦合静电场、稀物质传递和层流模块进行仿真,以相同偏压下栅压变化对电渗流速度的调控作为评价标准,分析了不同通道高度、介电层厚度和通道长度尺寸下的栅压调控性能,结果表明栅压调控纳米通道器件的调控性能和器件尺寸参数有较大联系,优化器件尺寸参数是优化调控性能的重要手段.

摘要： 为研究微通道电渗性能,利用两种制作工艺制备3D打印微流控电泳芯片:以光敏树脂为原料的立体光固化(SLA)型3D打印机制作了长度、截面积均相同,形状不同的4种微通道,包括正三角形、正方形、3/4正二十边形和3/4圆形;以多聚合物线材为原料的熔融沉积成(FDM)型3D打印机制作了正方形的微通道.通过电流监测法,探究了缓冲溶液pH值、微通道形状、打印机类型及其制作方式对微流控电泳芯片电渗流性能的影响.结果表明,对于SLA型电泳芯片,其表面带正电荷,微通道电渗淌度与缓冲溶液的pH值呈负相关;4种不同形状微通道的电泳芯片中,正方形通道电渗淌度值最大;对于FDM型电泳芯片,其表面带负电荷,微通道电渗淌度随缓冲溶液的pH值增大而升高,并且曲线线性更佳,电渗淌度值更低.SLA型3D打印具有制作多样化微通道的性能,但制作过程中残留在微通道的树脂难以清除,导致微通道的制作稳定性受到影响;FDM型3D打印制作微通道稳定性较好,但微通道构型多样化方面受限.对基于3D打印技术的微流控电泳芯片微通道制作方法进行改进,并对微通道电渗性能进行探究,可为微流控电泳芯片制作及用于电泳分析提供理论和实验基础.

摘要： 克里金差值修复方法的去除效率低,无法修复被煤矿区重金属污染的土壤.为此,提出基于PMF模型的煤矿区重金属污染土壤修复研究.先测定煤矿区重金属污染土壤性质,再根据测定结果,运用PMF模型中的AHP算法,评价重金属污染土壤程度.完成上述操作后,构建PMF煤矿区重金属污染土壤修复模型,实现重金属污染土壤修复.由此,完成基于PMF模型的煤矿区重金属污染土壤修复研究.最后,进入实验部分,使用基于PMF模型的煤矿区重金属污染土壤修复方法和克里金差值修复方法,去除被重金属污染土壤的锌离子浓度.

摘要： 为了提高电渗泵中流体控制输送技术,研究了高zeta电势下非牛顿流体在多孔聚合物膜中的电渗流动,提出了改善电渗泵性能的理论手段。假设多孔聚合物膜为直圆柱形孔阵列,利用幂律流体本构模型和柯西动量方程推出圆柱型单孔内的电渗流模型;假设多孔聚合物膜上的孔径分布服从高斯分布,将多孔聚合物膜上的电渗流量视为流变指数、多孔膜几何参数、电解质浓度、外加电压和zeta电势等参数的函数,计算了不同参数下的流量,预测了以非牛顿流体为工作介质的电渗泵的性能。

摘要： 随着微流控芯片检测技术的发展，电泳分离技术已经成为生命科学及化学分析中一种常用的分离和分析手段。PMMA由于具有成本低、制作简单、透光性和电绝缘性好的特点，受到国内外学者广泛关注。目前，对PMMA材料的研究主要集中在芯片的检测器结构和制作工艺上，键合温度对电渗流的影响还未见到相关报道。大量实验结果表明，温度变化会影响PMMA材料的表面分子结构，从而影响PMMA材料的表面亲水性。因此，本文采用实验的方法研究了不同键合温度条件下PMMA电泳芯片的电渗流的变化。通过对PMMA电泳芯片电渗流的研究，改进电泳芯片的分离效率，控制电泳芯片的出峰时间，这将对微流控检测技术的研究具有重要的意义。

摘要： 在微流控芯片的设计研究中，针对电渗泵的设计参数优化问题，建立了介电系数连续变化的微流道内电渗流的数值模型，应用多尺度有限元方法将微小尺度上的物理信息与大尺度下的宏观性质相联系，求解矩形流道内电场和流场耦合控制方程组。详尽分析了介电系数沿流道截面余弦变化时微流道内电势分布和速度分布的情况。仿真结果表明：在矩形微流控芯片内，由于介电系数的变化，电渗流速度分布不再是平直的栓塞状流型，而是从流道中心处向管壁方向呈现小幅的下降。

摘要： 本文采用分子动力学模拟方法,研究了不同表面电荷密度下圆柱形纳米管道中溶液粒子分布情况及电渗流特性.采用更为接近工程实际的纳米管道模型,在管道中段离散分布一定数目的单位元电荷,平衡后,再取出该段在两端加上电场进行电渗流驱动过程模拟.仿真结果表明,表面电荷密度越大,电荷倒置现象越明显,电荷倒置现象对电渗流有直接影响;其次,仿真结果也表明基于连续体理论的Poisson-Boltzman方程已不能准确地描述纳米管道中的离子分布情况,尤其是在靠近管壁附近,该方程得到的离子浓度与模拟结果差异较大;基于Navier-Stokes方程的流体动力学理论,对其边界条件作适当改变后,在管中心区域其预测结果可以与模拟结果吻合得较好;而在靠近管壁的区域由于溶液粘度发生变化,连续理论的预测与模拟结果存在明显差异.

摘要： 本文在微流控芯片上,利用微尺度下压力流和电渗流的流场分布特性,实现了海水样品中微藻的富集和连续分离.该微流控芯片装置具有结构简单、操作方便及便携化等特点,有望用于海洋生物污染的现场快速分析.

摘要： 本章采gol-gel法先制备硅胶毛细管整体柱，再与本实验室合成的苯甲酰胺丙基三甲氧基硅烷进行硅烷化反应，制备了苯甲酰胺丙基硅胶毛细管整体柱;同时，评价了该固定相的柱效和考察了各种操作条件对电渗流的影响;并尝试用该苯甲酸胺丙基硅胶整体柱进行分离烷基苯中性化合物和苯酚类模型化合物，评价该整体固定相的电色谱性能。

摘要： 本文采用表面引发原子转移自由基聚合方法(SI-ATRP)在毛细管内表面形成聚N-乙烯基咪唑(PVI)层,从而制备出聚合物修饰毛细管电泳柱。通过对该毛细管电渗流考察表明,该聚合涂层可以有效的掩蔽毛细管内表面硅羟基使得电渗流相对未处理毛细管有很的降低,并且由于咪唑基团的特殊性质可以实现在一定的pH范围内电渗流的翻转,电渗流的重复性也有很大的提高；对该毛细管柱的分离效果研究表明,该毛细管柱可以实现对常见无机阴离子的快速高效分离。

摘要： 针对带有矩形粗糙单元的平行板微通道，建立了描述电渗流（EOF）及溶液混合的控制方程，基于有限元方法对具有不同粗糙元高度和间距的微通道溶液混合进行了数值模拟和分析。结果表明，粗糙度对混合效率的影响不可忽略，混合效率随着粗糙高度与密度的增大而增大。研究结果对于粗糙表面微流控芯片内的溶液混合和微通道设计具有一定的参考意义。

摘要： 理论上电渗流具有柱塞状速度剖面.本文利用Micro-PIV系统,测量了不同材料壁面组成的微流道中的电渗流速度剖面.壁面材料为PDMS和玻璃,微管道几何尺寸为50μm×20μm.实验测量了管道不同深度z处10个水平截面的速度分布.当管道侧壁材料相同时,水平速度剖面呈柱塞状分布.而管道上下壁面为不同材料时,壁面附近的电渗速度存在差别,造成速度沿z方向非对称分布.

摘要： 目的:经络及针灸在中国传统医学一直扮演着理论核心的角色.二千年前,[黄帝内经]已详述了一些客观的事实,在生理解剖及显像科技发达的今日,却无法清楚地叙述经络的生理特性,使得经络理论依旧蒙着一层神秘的面纱.本研究将从力学的观点,尝试将经络生理与气血运行的非线性交互作用作一具体的机制描绘.方法:人体经络线中,胆经与胃经是在小腿段较深层骨间膜的腓侧和胫侧,沿着经络线的微血管,它们呈现节段性的分布,由于微血管密集处与穴位点的位置呈现高度的吻合,故将其作为研究的主题.本研究透过数值模式,求解不具压缩性的定常牛顿流体电渗流运动的方程组此外,亦考虑毛细管于血管壁所扮演的角色,以尝试解释复杂的经络生理现象.结果:藉由引入合理的边界条件与生理参数,由研究的结果得知于经络在线的流速与文献中所述的小分子循经迁移速度相符.当改变血管壁的渗透系数与动脉端的血压时,于经络在线活动的组织液,其速度将对应地改变,这符合针刺穴道时所产生的生理反应.此外,透过本文所提出的电渗流经络模式,可解释沿经络线的电波与电流传导,这有助于了解电针治疗的功能.结论:数值模拟之结果与现代医学之生理系数及中医理论中之气血概念、临床实践之结果相符,并顺利地解释经络之电传现象.

摘要： 电动修复技术对污染土壤的修复具有独特的优点。为了研究土壤本底对土壤电动修复的影响,采用自制的电动修复装置,研究了两种典型土壤高岭土和蒙脱土在外加电场条件下发生的变化。实验结果表明,土壤本底在外加电压条件下会发生溶解-沉积反应,土壤溶液的组分和浓度发生改变,这将导致土壤修复区电场梯度(电势)产生非均匀分布的变化,影响电迁移和电渗流,从而对土壤电动修复产生负面影响。进一步对Cu(II)污染土壤的电动修复研究表明,电动技术对处理高岭土非常有效,而对蒙脱土效率较低。

摘要： 在支承框(6)的中央部形成有圆形状的开口(61)，将电渗部件(3)配置并支承在该开口(61)中。在开口(61)的周围，在支承框(6)上形成有衰减室(空间)(62)。通过贯通有衰减室(62)，形成将衰减室(62)与开口(61)分隔的弹性片(63)，设在弹性片(63)的周向中央部的突起(64)朝向开口(61)的中心突出。在开口(61)的内侧嵌入电渗部件(3)，电渗部件(3)的边缘抵接在突起(64)上，电渗部件(3)由突起(64)及弹性片(63)支承。在电渗部件(3)的边缘与开口(61)的壁部之间的间隙中填充有缓冲部件(65)。通过这样的结构，在支承部件(壳体)上作用有冲击的情况下，能够抑制作用在电渗部件上的冲击负荷，所以即使发生了冲击，也能够抑制电渗部件的损坏。

摘要： 在支承框(6)的中央部形成有圆形状的开口(61)，将电渗部件(3)配置并支承在该开口(61)中。在开口(61)的周围，在支承框(6)上形成有衰减室(空间)(62)。通过贯通有衰减室(62)，形成将衰减室(62)与开口(61)分隔的弹性片(63)，设在弹性片(63)的周向中央部的突起(64)朝向开口(61)的中心突出。在开口(61)的内侧嵌入电渗部件(3)，电渗部件(3)的边缘抵接在突起(64)上，电渗部件(3)由突起(64)及弹性片(63)支承。在电渗部件(3)的边缘与开口(61)的壁部之间的间隙中填充有缓冲部件(65)。通过这样的结构，在支承部件(壳体)上作用有冲击的情况下，能够抑制作用在电渗部件上的冲击负荷，所以即使发生了冲击，也能够抑制电渗部件的损坏。

摘要： 一种电渗流可控输药芯片电渗驱动单元的制备方法，该方法包括如下：（1）在硅片的一面氧化成二氧化硅层，另一面甩胶光刻，（2）光刻芯片，形成4个深沟道等步骤，最后封装整个芯片。本发明使芯片的生产工艺简单，生产成本低，易于大规模生产，所设计的芯片可以实现极低电压直流(DC)驱动，药物输出量微量、稳定、可控，不会产生液体电解和大量焦耳热。

摘要： 本发明属于脉冲电渗流采油技术领域，尤其是一种脉冲电渗流采油作业装置，针对现有的装置使用时不便于携带移动，且工作时产生脉冲震动，不能进行减震和稳定支撑，同时不能在装置工作时进行有效散热降温的问题，现提出如下方案，其包括作业箱，作业箱内设置有电源、脉冲发生器、两个电极线和两个电极板，作业箱的底部设置有四个万向轮，作业箱内固定安装有支撑板，电源和脉冲发生器均设置在支撑板的顶部，作业箱的顶部设置有收纳盒，两个电极板均设置在收纳盒内，作业箱内竖直滑动安装有推板，推板的底部固定安装有四个支撑腿。本发明便于移动，在使用时可以进行减震和稳定支撑，能在装置工作时进行有效散热降温。

摘要： 一种电渗流可控输药芯片电渗驱动单元的制备方法，该方法包括如下：（1）在硅片的一面氧化成二氧化硅层，另一面甩胶光刻，（2）光刻芯片，形成4个深沟道等步骤，最后封装整个芯片。本发明使芯片的生产工艺简单，生产成本低，易于大规模生产，所设计的芯片可以实现极低电压直流(DC)驱动，药物输出量微量、稳定、可控，不会产生液体电解和大量焦耳热。

摘要： 本发明公开了一种基于双重泵效应的正渗透与电渗(FO)流集成芯片，该装置通过利用定向毛细管压力差造成的两次泵效应将FO技术与电渗流技术集成到一张芯片中，渗透膜夹在上、下两层基片中间，膜是上、下微通道唯一的联通媒介，而纳米级通道则是上层芯片微通道的唯一联通媒介。通过调节微通道尺寸，利用亲水材料微通道毛细管压力差，能产生垂直于膜片与平行于纳米通道的双重泵效应，泵效应将FO过程和电渗流过程有机结合。本发明操作安全、简单，芯片可拆卸，无额外能耗，可以同时弥补传统FO技术和传统电渗流技术的缺陷，大大提升离子浓缩的效率。

摘要： 本发明属于脉冲电渗流采油技术领域，尤其是一种脉冲电渗流采油作业装置，针对现有的装置使用时不便于携带移动，且工作时产生脉冲震动，不能进行减震和稳定支撑，同时不能在装置工作时进行有效散热降温的问题，现提出如下方案，其包括作业箱，作业箱内设置有电源、脉冲发生器、两个电极线和两个电极板，作业箱的底部设置有四个万向轮，作业箱内固定安装有支撑板，电源和脉冲发生器均设置在支撑板的顶部，作业箱的顶部设置有收纳盒，两个电极板均设置在收纳盒内，作业箱内竖直滑动安装有推板，推板的底部固定安装有四个支撑腿。本发明便于移动，在使用时可以进行减震和稳定支撑，能在装置工作时进行有效散热降温。

摘要： 本发明提出一种光诱导电渗流混合方法，其特点在于，电渗混合流道的顶壁和底壁均为透明铟锡氧化玻璃，采用等离子体增强化学气相沉淀法在玻璃基底内侧连续沉积出光导层，并将信号发生器连接在玻璃基底边缘处以加载电信号，光线通过透镜和平面镜反射、聚焦后照射到光导层表面，光生载流子使光导层受光照区域的电导率急剧增大，从而在光照区和暗区产生不同的分压，进而在电渗混合流道内产生非均匀电场，光导层表面光斑即为光学虚拟电极，该电极能在电渗作用下于电渗混合流道中诱导产生垂直于样本试剂主流方向的流体扰动并生成涡流，涡流能使两股分层样本试剂流体迅速混合。本发明首次实现了在不预置入固定电极的直通道中微流体的高效混合。

摘要： 本实用新型涉及微流控技术领域，要解决的技术问题在于克服现有的不同电渗流体混合装置需要复杂物理金属电极的局限，而提供一种基于光诱导交流电渗流原理的虚拟交错电极微混合器，其结构主要包括电渗混合流道、第一样本试剂流道、第二样本试剂流道、光导层和信号发生器、功率放大器、注射泵、投影仪及缩放光路等。其特点在于，第一样本试剂和第二样本试剂分别从第一样本试剂入口和第二样本试剂入口流入第一样本试剂流道和第二样本试剂流道，并同时汇入电渗混合流道。而电渗混合流道的顶、底壁为透明的铟锡氧化玻璃，采用等离子体增强化学气相沉淀法在电渗混合流道的顶和/或底壁的铟锡氧化玻璃基底内侧连续沉积出光导层，并在两铟锡氧化玻璃基底之间接入由信号发生器、放大器产生的低频交流电信号，当光源垂直照射到光导层时，在光导层表面投影产生光学虚拟电极，该电极能在电渗混合流道内产生非均匀电场，使在电渗混合流道内的不同流体因电渗作用而发生涡流，涡流迫使两种流体混合，混合流体最终从混合流体出口流出。通过调节信号发生器的电压、频率，可以达到高效地混合不同流体的目的。

摘要： 本实用新型涉及微流控技术领域，要解决的技术问题在于克服现有的不同流体混合装置需要复杂物理金属电极的局限，而提供一种光诱导电渗流微混合器，其结构主要包括电渗混合流道、第一样本试剂流道、第二样本试剂流道、光导层和信号发生器。其特点在于，第一样本试剂和第二样本试剂在外部泵压作用下分别从第一样本试剂入口和第二样本试剂入口流入第一样本试剂流道和第二样本试剂流道，并同时汇入电渗混合流道。电渗混合流道顶、底壁为内侧沉积有光导层的透明铟锡氧化玻璃，在两玻璃之间接入信号发生器以加载电信号，当光源照射到光导层表面时会投影产生光学虚拟电极，该电极能使电渗混合流道内的不同流体因电渗作用而产生涡流，混合后的流体最终从混合流体出口流出。通过调节信号发生器的电压、频率，可以达到高效混合不同流体的目的。