3、纸基微流控/电子学基础理论

纸基微流控/电子学基础理论

1. 纸基微流控中的流体流动

在多孔膜中，流体通过与扇形相连的矩形通道流动时，会持续遇到大量的毛细管床，并以稳定的速率继续流动，这种流动被称为准稳态流动。准稳态流动可通过以下方程估算：
[Q \approx\frac{\kappa_i w_r p_c}{\eta l_r}]
其中：
[p_c = \frac{\eta}{\kappa_i} r_f \dot{r}_f \left(\frac{l_r \omega}{w_r} + \ln \left(\frac{2r_f(t)}{w_r}\right)\right)]
这里的变量包括：(l_r) 为矩形段长度，(r_f) 为径向前沿，(\dot{r}_f) 为径向速度，(\omega) 为扇形角度，(\kappa_i) 为间隙渗透率。利用一系列角度逐渐减小的扇形，可以在线性维度上实现恒定的流速。

2. 纸基微流控中的电动现象

电动现象发生在含有固体、液体或气相颗粒的流体中，在充满流体的多孔基底中，以及在流经平面表面的流体中。这些现象与带电表面在流体和固体之间形成的电界面双层（EDL）直接相关。作用在扩散 EDL 上的外力会导致流体沿与带电表面相切的方向流动。这种外力可以是电场力、压力梯度、重力或浓度梯度。根据移动相和外力的类型，电动现象可分为不同的效应，如电泳、电渗、毛细管渗透、流动电位、电润湿和胶体振动电流等。下面主要讨论电渗、电泳（等速电泳）和电润湿。

2.1 电渗

电渗（EO）通常被描述为外加电场引起的液体运动。当电场施加在毛细管或微通道上时，流体速度与电场强度呈线性比例关系。液体的运动取决于制造微通道的材料和通