Rizeni proudeni tvarovanim elektrickeho pole pomoci pole mikroelektrod

Abstract

Tato práce se zabýva využitím jevu zvaného elektroosmóza pro nekontaktní manipulaci s kapalinou a/nebo s mikročásticemi do ni ponořenými. Na rozdíl od dostupných prací se tato práce neomezuje pouze na jednorozměrný pohyb kapaliny v mikrokanálku, nýbrž je uvažován 2D nebo dokonce plný 3D pohyb. Vznik elektroosmózy je v práci vysvětlen, matematicky popsán a následně numericky odsimulován v komerčním řešiči pro metodu konenčných prvků COMSOL Multiphysics. Pro ověření prezentovaného modelu bylo navrhnuto a vyrobeno pět mikroelektrodových polí. Výrobní proces je v práci také popsán. S využitím těchto vyrobených polí byly provedeny experimenty, které byly následně zdokumentovány a diskutovány. V poslední kapitole jsou pak navrženy tři metody řízení pro manipulaci s kapalinou i s částicemi v ní ponořenými. Tyto metody jsou ověřeny na vytvořeném matematickém modelu.

In presented thesis, utilization of a physical phenomenon called electroosmosis for a non-contact fluid flow control and/or micro object manipulation is analyzed. Unlike most of the current state of the art research papers, this thesis does not restrict the considered domain to a one-dimensional microchannel, but two- or even three-dimensional motion is considered. The physical problem itself is explained and a mathematical model is created and numerically simulated in COMSOL Multiphysics, a commercial finite element method solver. Five microelectrode arrays were fabricated and used to perform experiments to validate derived model. The fabrication process is also documented. Then three control approaches to manipulating fluid and a particle immersed in the fluid are proposed in the end of this thesis. The control methods are verified using the mathematical model.