基于纳流体芯片平台的流动电势研究

开展纳流体流动电势的研究，对于研究静电场与纳流体流动行为间的作用机理、探索新型的纳流体器件以及探索解决能源危机的新途径等方面具有重要的意义。然而，目前纳流体流动电势现象的理论和实验研究均不充分，其中主要原因是缺乏一个稳定、优良的研究平台。本项目拟充分利用微流控系统中成熟的技术和概念，采用柔性的PDMS材料构建一个稳定、集成的纳流体流动电势研究的芯片平台。在芯片上同时集成门电极、蠕动泵以及尺寸可控的纳米沟道，从纳米沟道表面电荷密度、脉冲频率以及纳米沟道尺寸等方面系统地研究纳流体流动电势现象。本项目的实施将阐明纳米沟道尺寸、表面电荷密度以及脉冲频率与纳流体流动电势之间的关系，实现高能量转换效率的流动电势实验。

微流控技术为纳流体流动电势的研究提供了优越技术平台。本项目将纳米沟道融入微流控系统中，充分利用微流控系统成熟的技术和概念，构建了一集成的纳流体流动电势研究的芯片平台，从纳米沟道表面电荷密度、外界压强以及纳米沟道尺寸等方面对纳流体流动电势现象展开系统的研究。本课题按照申请报告，主要完成了以下工作内容：（1）通过数值模拟，设计了纳流体芯片合理的结构尺寸参数。探索和研究相关工艺，并结合MEMS 技术加工了纳流体芯片；（2）结合PDMS微阀，脉冲气压控制技术以及精密的芯片接口装置，构建了集成的纳流体流动电势研究的芯片平台；（3）从理论数值模拟和试验两条途径，开展了纳流体中电动现象、单向导电性及流动电势效率等科学问题的理论研究；（4）初步尝试将纳流体推广应用于样品的预富集和DNA拉伸等实际应用领域。