微米量級的流體操控特征
微流控芯片中流體的操控尺度在微米量級,介于宏觀尺度和納米尺度之間,這種尺度下流體運(yùn)動顯示出二重性。一方面,微米尺度仍然遠(yuǎn)大于通常意義上分子的平均自由程,因此,對于其中的流體而言,連續(xù)介質(zhì)定理成立,連續(xù)性方程可用,電滲和電泳淌度與尺寸無關(guān)。另一方面,相對于宏觀尺度,微米尺度上的慣性力影響減小,黏性力影響增大,雷諾數(shù)變小(通常在10- 6 ~101之間) ,層流特點(diǎn)明顯,傳質(zhì)過程從以對流為主轉(zhuǎn)為以擴(kuò)散為主,并且面體比增加,黏性力,表面張力及換熱等表面作用增強(qiáng),邊緣效應(yīng)增大,三維效應(yīng)不可忽略。與此同時,微米尺度和納米尺度又有很多重要的區(qū)別。在納米尺度下,物體的尺寸和分子平均自由程相近,因此電泳淌度變得和橫截面尺寸有關(guān)。偶電層電荷重疊,電滲減少,進(jìn)而影響到給予流體的動量。此外,空間的壓縮會改變大分子的形狀,大分子的淌度也將受到非平面流速矢量場的影響,最終導(dǎo)致對流體的控制相對困難。