基于離子液體的MHD驅動實驗研究.pdf

1、離子液體具有無明顯蒸汽壓、寬電化學窗口、高離子電導率、不易揮發(fā)等特點，是一種新興液體材料。國內外有關離子液體的研究和應用主要集中在化學領域，其在物理領域的研究很少。離子液體也是良好的光電介質，可應用于微流控技術中，然而有關它在微流控中的研究報道很少。本文提出將離子液體應用于微流控技術，而微流控驅動技術是微流控技術中的關鍵技術，也是微流控應用中的瓶頸。
　　本文提出以離子液體作為微流控技術的流體介質，采用磁流體動力學（magneto

2、hydrodyn-amic,MHD）驅動技術，運用電磁場中導電液體受到洛倫茲力的原理驅動流體，并主要通過實驗研究了基于離子液體的MHD驅動技術。首先闡述了離子液體的物理特性，并在磁流體動力學的基礎上對離子液體的MHD驅動進行了理論研究，利用有限體積法(Finite Volume Method, FVM)對離子液體驅動進行數值模擬分析，獲得流道內的流場分布情況。在理論和仿真的基礎上，設計了兩個實驗分別用于測量[bmim]NTf2離子液體的

3、流速和驅動壓差，并通過實驗結果與理論值的比較，發(fā)現泊肅葉理論不是很適合MHD驅動研究。利用[bmim]BF4離子液體研究了水對離子液體MHD驅動的影響，結果發(fā)現微量水可以提高 MHD驅動力，但同時會伴有氣泡產生。并分別將[bmim]BF4和[bmim]NTf2離子液體與NaCl電解液MHD驅動實驗進行比較分析，驗證了基于離子液體的MHD驅動方法的可靠性與可行性。此外，實驗結果表明：3ml的[bmim]NTf2離子液體在0.4T穩(wěn)恒磁場、

4、15V直流電壓下具有良好的穩(wěn)定性，其垂直驅動壓差測得為3.2mm；直流電壓6V和8V時，流速分別為2.7μl/s和7.8μl/s；并且離子液體在微流體輸送微粒上有一定優(yōu)勢。
　　基于離子液體的MHD驅動技術具有結構簡單、驅動電壓低、驅動力大以及穩(wěn)定性較好等優(yōu)點，可以應用于微全分析系統(tǒng)、粒子輸送、微流體/光流體開關等。離子液體MHD驅動技術除了驅動流體，還可通過控制微通道的局部電場改變流動方向和模式。對離子液體的MHD驅動技術進行實