第1章 微纳流体中电动力学基础 1
1.1 微纳流体简介 1
1.2 微纳流体力学中的粒子运输和处理 2
1.3 电动力学基础知识 3
1.3.1 双电层 3
1.3.2 电渗 4
1.3.3 电泳 6
1.3.4 介电泳 8
1.3.5 感生电荷电动力学 9
1.4 本章小结 10
本章参考文献 10
第2章 在纳米孔中双电层和电渗流的数值仿真 19
2.1 双电层 19
2.2 纳米孔中的电渗流 30
2.3 本章小结 40
本章参考文献 40
第3章 圆形粒子在微通道中的瞬态动电运动 41
3.1 引言 41
3.2 数学模型 42
3.3 数学模型在COMSOL上的实现 45
3.4 结果和讨论 72
3.4.1 直微通道中 72
3.4.2 收缩-扩张微通道中 78
3.4.3 带障碍的Y形微通道 83
3.4.4 L形微通道中 85
3.5 本章小结 93
本章参考文献 93
第4章 微直通道中柱状细胞的电动运输 97
4.1 引言 97
4.2 实验装置 98
4.3 数学模型 99
4.4 COMSOL中的数值实现 101
4.5 结果与讨论 113
4.5.1 实验结果 113
4.5.2 通道壁的作用 114
4.5.3 电场的作用 117
4.5.4 Zeta电势比例的作用 118
4.5.5 粒子纵横比的作用 119
4.5.6 粒子初始角度的影响 120
4.6 本章小结 121
拓展阅读 121
本章参考文献 123
第5章 狭缝内颗粒在剪切与电动力作用下的变形 126
5.1 引言 126
5.2 剪切变形 127
5.2.1 数学模型 127
5.2.2 数值实现 128
5.2.3 结果与讨论 133
5.3 电动力引起的颗粒变形 137
5.3.1 数学模型 137
5.3.2 数值实现和验证 138
5.3.3 结果和讨论 150
5.4 本章小结 156
本章参考文献 157
第6章 直流电场中胶体粒子之间的相互作用 159
6.1 引言 159
6.2 数学模型 160
6.3 Comsol中的数值实现 162
6.4 结果与讨论 173
6.4.1 粒子-粒子交互作用及布朗运动的比较 173
6.4.2 平行方向，θ＝0° 174
6.4.3 垂直方向，θ＝90° 176
6.4.4 介于平行与垂直之间的方向，0°＜θ＜90° 177
6.5 本章小结 180
本章参考文献 180
第7章 Poisson-Boltzmann方法下圆柱形颗粒穿过纳米孔的动电输运 182
7.1 引言 182
7.2 数学模型 184
7.2.1 数学模型的尺寸形式 184
7.2.2 数学模型的无量纲形式 186
7.3 COMSOL和代码验证的数值实现 187
7.4 结果和讨论 203
7.4.1 粒子初始位置的影响 203
7.4.2 粒子初始横向偏移的影响 206
7.4.3 纳米孔表面电荷密度的影响 210
7.5 本章小结 212
本章参考文献 213
第8章 Poisson-Nernst-Planck多离子模型下圆柱形粒子通过纳米孔的动电输运 216
8.1 引言 216
8.2 数学模型 217
8.2.1 数学模型的尺寸形式 218
8.2.2 数学模型的无量纲形式 219
8.3 在COMSOL中的数值实现与代码验证 220
8.4 结果与讨论 235
8.4.1 PB模型和PNP模型的比较 235
8.4.2 粒子半径与德拜长度比值的影响 236
8.4.3 粒子初始方向的影响 239
8.4.4 以纳米孔中心线为基准的横向偏移的影响 241
8.4.5 纳米孔表面电荷的影响 243
8.5 本章小结 246
本章参考文献 246
第9章 场效控制下的DNA通过纳米孔输运 250
9.1 引言 250
9.2 数学模型 252
9.3 COMSOL Multiphysics软件的实现和代码验证 255
9.4 结果及讨论 267
9.4.1 门电势的影响 267
9.4.2 粒子半径与德拜长度比值的影响 272
9.4.3 纳米孔介电常数的影响 273
9.5 本章小结 274
本章参考文献 275
第10章 电动粒子通过带有浮动电极的纳米孔 279
10.1 引言 279
10.2 数学模型 279
10.3 COMSOL Multiphysics的实现 282
10.4 结果及讨论 292
10.4.1 电场的影响 292
10.4.2 粒子半径和德拜长度比值的影响 296
10.5 本章小结 299
本章参考文献 299