交流电渗流、电热效应与自然对流：微流控芯片中的驱动效应比较

微流控芯片作为现代生物医学、化学分析和微电子等领域的重要工具，其内部的驱动机制一直是研究的热点。张峰和陈瀚在他们的首发论文《微流控芯片中交流电渗流、电热效应及自然对流的比较分析》中，深入探讨了在微流控芯片中，交流电渗流、电热效应和自然对流这三种流动控制机制的相对重要性。 首先，交流电渗流是基于电场作用下电解质溶液中的离子运动，导致液体在微孔或电极表面发生移动。他们通过对实验参数如电频率、电压和电解质性质等进行量化分析，揭示了交流电渗流可能导致的微电极表面滑移速度特征，这对于控制微流道内的精确流量和分布至关重要。 其次，电热效应是由于电流通过导体时产生的热量，会改变芯片局部的温度，进而影响流体的密度和粘度。张峰和陈瀚通过数值模拟手段，研究了电热效应如何随电流强度和时间变化，对流场产生的体积力，这部分研究对于理解和优化芯片的热管理设计具有重要意义。 最后，自然对流是由于温度梯度引起的流体自然流动，通常在静止或缓慢流动的流体中更为显著。他们对比了在常规实验条件下，自然对流对微流控芯片流场的影响与前两者，发现尽管自然对流理论上可能影响微流道的稳定性和效率，但在许多实际应用中，尤其是在高频交流电驱动下，它的影响可被显著减小，因此在大多数情况下可以忽略不计。 这篇论文的研究成果有助于科学家们更准确地评估和控制微流控芯片中的流体行为，以便在设计新型生物传感器、药物输送系统或化学反应器时，能够更好地利用这些驱动机制，提升设备的性能和精度。此外，他们的工作也为优化微流控芯片的设计提供了理论依据，推动了这一领域的进一步发展。