基于介电泳的电旋转芯片电极结构优化与仿真

针对电旋转芯片不同形状的电极结构进行了旋转力矩分析。首先分析了电旋转模型的电场,建立了旋转电场的力矩数学模型;然后主要对凹圆形、方形、双曲线和三角形四种电极结构形成的旋转电场,利用COMSOL Multiphysics进行了有限元仿真分析,分析比较了四种电极结构的电场有效因子和旋转电场质量因子Q。仿真结果表明,双曲线形的电极结构形成的电场强度较强,旋转力矩较为平稳,是四种结构中最理想的旋转电极。     

碳纳米管介电电泳排布仿真研究

建立碳纳米管介电电泳排布的数学模型,利用有限元方法模拟电场分布对介电电泳力大小和方向的影响,结果表明碳纳米管最终的沉积位置以及排布方向受电场方向及梯度的控制,已沉积碳纳米管影响局部电场分布导致与其他碳纳米管产生排斥作用,因此通过改变电场分布可以有效控制介电电泳力的方向与大小,实现碳纳米管的规律排布.     

双人体耦合心电场被动式人体静电探测器中的电旋转效应分析

 静电探测器是通过检测目标的静电场而获得目标信息的探测器,利用静电场原理对目标进行探测的人体探测器是人体探测技术的重要应用。本文重点讨论利用介电泳技术对双人体耦合心电场的探测问题,并对电旋转检测效应进行分析与仿真。首先阐述了电旋转效应原理;其次分析了双人体耦合心电场特性及该电场中弧形四项检测电极的电场,并计算与之对应的介电泳力与转矩;最后利用有限元方法对检测电场及介电泳力进行建模与仿真。仿真结果清晰展示了3种特殊角度下的电旋转效应,与理论分析相一致。     

多间隙串行纳米电极系统内粒子的介电行为

为了探究金属纳米粒子在多导电元件微电路修复上的应用,分析纳米粒子介电串行组装过程中的运动趋势,基于一种多间隙纳米电极系统,研究处于非均匀电场内的纳米粒子的介电串行组装行为。首先,进行了导电岛微电极系统的粒子介电组装实验,发现组装获得的熔融态纳米粒子线能够增强电路的导电能力。然后,针对双间隙与多间隙串行纳米电极系统进行了介电串行组装对比实验,发现随着系统内导电元件数量的增加,纳米间隙均存在体组装现象,实现了多间隙串行纳米电极系统内的导电元件连接。最后,通过电场分布及介电组装过程中纳米粒子所受介电泳力、交流电热流以及二者合力的仿真分析发现：在频率为150 kHz的条件下,相比纳米间隙外部,间隙内部的介电泳力及交流电热流流速平均值更高;而且,在多间隙串行纳米电极系统任意间隙内均会出现纳米流体泵现象,且不受间隙数量的影响。纳米流体泵现象表明,处于非均匀电场内的金属纳米粒子在介电串行组装过程中具有体组装与面组装的趋势,此类组装趋势能够直接影响纳米粒子线的生成质量。     

介电粒子所受DEP力模型及相关参数分析

本文应用经典电磁场理论给出介电粒子在非均匀电场中的受力模型,在均匀电场和感应电场叠加原理的基础上,推导出了介电粒子在非均匀电场中的受力公式,进而推出在随时间呈正弦变化的电场和有损耗的媒介中粒子的受力公式．本文结论对运用介电泳理论实现粒子的定位、捕捉、输送、分类等操作具有重要意义．     

基于介电功能梯度材料的盆式绝缘子电场分布优化

为改善盆式绝缘子沿面电场分布,以径向介电常数分布为对象,提出了一种通过识别沿面最大场强位置反馈更新介电常数分布的全局优化算法,实现了介电功能梯度材料盆式绝缘子参数优化设计.通过APDL语言,实现MATLAB与ANSYS联合仿真,研究了步长大小、分层数量等参数对优化结果的影响.结果表明:随着步长减小,沿面场强分布随迭代次数的变化更加平滑,介电常数区间范围增大.分层数目越多,径向介电常数分布越平滑,高压端介电常数值越大,沿面电场分布波动越小,最大场强降低幅度越大,可达70.5%.盆式绝缘子场强集中区域从高、低电极和三结合点处往中间转移,上、下表面电场利用率均达到0.75以上.研究结果为盆式绝缘子优化设计提供了参考.     

多岛微电极中纳米线介电组装机理研究

为了探究多岛微电极中纳米线的介电组装机理，基于单岛微电极和双岛微电极分别设计了纳米线介电组装实验，并建立了相应的微电极组装数值模型，分析了电场分布、介电泳力、交流电热流对介电组装的影响及合力作用下纳米线的电动力学行为.双岛微电极的电场分布具有更强的奇异性，对纳米线介电组装更有利；在电场频率超过反转频率后，双岛微电极中电热流的流动方向开始发生反向，中间微间隙区域上方出现的对流旋涡能够将纳米线输送至微间隙组装区域，进一步阐明纳米线的组装行为是介电泳力与电热流共同作用形成的.     

基于有限元分析中子管加速电场仿真研究

运用计算机仿真技术,对中子管的加速电极尺寸、加速间隙等参数进行了有限元分析.通过大量的仿真实验,得到电场的直观分布,发现电场分布特征可用于对中子管的优化与改进.     

介电微杆在圆极化电场中的可控电旋转行为

为了解决悬浮在电解质溶液中的介电杆旋转方向难以改变的问题,并实现对介电杆的灵活控制,提出了单个介电微杆在外加旋转电场作用下旋转方向可以主动调节的方法。通过建立微流控芯片模型,在四相电极阵列中心布置或去除结构化的悬浮微电极,对电解质溶液中的介电微杆的运动开展研究。实验结果表明:在没有理想的可极化金属表面的情况下,测得的与行波电场相反的电旋转角速度总是远大于考虑非均匀表面传导的Maxwell-Wager界面极化理论所预测的角速度,最大角速度可达2.9(°)/s;在嵌入了偶极悬浮微电极的情况下,诱导出的双电层极化导致了一种新型的共场旋转模式,平均角速度从0.18(°)/s变化为-3.15(°)/s。提出的方法不仅实现了介电杆从反场到同场电动旋转行为的调节,而且大大加快了杆运动的角速度,为研究电旋转特性提供一定的参考。     

轴对称电场中氘离子运动轨迹的仿真研究

建立了中子管加速系统模型,对加速电场分布和氘离子的运动轨迹进行了仿真.利用有限元分析软件探索了不同的加速间隙、电压、电极尺寸对离子轨迹的影响.得到了加速电极电场分布和离子束轨迹直观分布.该结果能够对中子管加速系统设计提供有价值的参考.