基于微电极的交流电热效应粒子驱动理论与仿真分析

交流电热效应对实现微流体的驱动和微流体中粒子的操控具有便捷高效等优势。采用对称、非对称平面电极、对称双面电极及螺旋叉指电极，利用有限元方法对其电场、温度场、流场和粒子浓度场进行了强耦合仿真计算，并分析了所施加电压和电导率对局部流速及温度梯度的影响。进而，比较了不同几何类型叉指电极在相同激励下对微流体的驱动能力。结果表明，在只改变电压或电导率的情况下，电压与局部流速及温度梯度的平方成正比，电导率与局部流速及温度梯度呈线性关系；在相同激励下，四种叉指电极的局部流速和温度梯度大小依次为非对称电极、对称电极、双面电极和螺旋电极。实现了对多种典型几何形式微电极的交流电热效应仿真分析，可为优化利用该效应及相关的生物传感器设计提供参考。