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Review: Electric field driven pumping in microfluidic device

微尺度化学 介电泳 微流控 电场 麦克斯韦应力张量 领域(数学) 偶极子 微电子机械系统 材料科学 纳米技术 机械 物理 柯西应力张量 经典力学 量子力学 数学教育 数学 纯数学
作者
Mohammad Robiul Hossan,Diganta Dutta,Nazmul Islam,Prashanta Dutta
出处
期刊:Electrophoresis [Wiley]
卷期号:39 (5-6): 702-731 被引量:100
标识
DOI:10.1002/elps.201700375
摘要

Pumping of fluids with precise control is one of the key components in a microfluidic device. The electric field has been used as one of the most popular and efficient nonmechanical pumping mechanism to transport fluids in microchannels from the very early stage of microfluidic technology development. This review presents fundamental physics and theories of the different microscale phenomena that arise due to the application of an electric field in fluids, which can be applied for pumping of fluids in microdevices. Specific mechanisms considered in this report are electroosmosis, AC electroosmosis, AC electrothermal, induced charge electroosmosis, traveling wave dielectrophoresis, and liquid dielectrophoresis. Each phenomenon is discussed systematically with theoretical rigor and role of relevant key parameters are identified for pumping in microdevices. We specifically discussed the electric field driven body force term for each phenomenon using generalized Maxwell stress tensor as well as simplified effective dipole moment based method. Both experimental and theoretical works by several researchers are highlighted in this article for each electric field driven pumping mechanism. The detailed understanding of these phenomena and relevant key parameters are critical for better utilization, modulation, and selection of appropriate phenomenon for efficient pumping in a specific microfluidic application.
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