摘要：交流電熱效應對實(shí)現微流體的驅動(dòng)和微流體中粒子的操控具有便捷高效等優(yōu)勢。采用對稱(chēng)、非對稱(chēng)平面電極、對稱(chēng)雙面電極及螺旋叉指電極，利用有限元方法對其電場(chǎng)、溫度場(chǎng)、流場(chǎng)和粒子濃度場(chǎng)進(jìn)行了強耦合仿真計算，并分析了所施加電壓和電導率對局部流速及溫度梯度的影響。

進(jìn)而，比較了不同幾何類(lèi)型叉指電極在相同激勵下對微流體的驅動(dòng)能力。

結果表明，在只改變電壓或電導率的情況下，電壓與局部流速及溫度梯度的平方成正比，電導率與局部流速及溫度梯度呈線(xiàn)性關(guān)系;在相同激勵下，四種叉指電極的局部流速和溫度梯度大小依次為非對稱(chēng)電極、對稱(chēng)電極、雙面電極和螺旋電極。實(shí)現了對多種典型幾何形式微電極的交流電熱效應仿真分析，可為優(yōu)化利用該效應及相關(guān)的生物傳感器設計提供參考。

由于交流動(dòng)電效應具有激勵電壓低、易于誘導等優(yōu)點(diǎn)，其對微流體操縱的應用在近二十年引起了廣泛關(guān)注，交流動(dòng)電效應主要包括介電泳（DEP）、交流電滲（ACEO）和交流電熱（ACET）效應，較低的激勵電壓和不依賴(lài)外部裝置的微流體直接誘導方式對實(shí)現集成化、低功耗和低成本的生物傳感器具有較高的應用價(jià)值。例如：Zhang等運用DEP效應，并通過(guò)微電極芯片對冷鏈食品中的SARS-CoV-2刺突蛋白進(jìn)行實(shí)時(shí)、選擇性、低成本的檢測，張磊等通過(guò)在微通道壁面布置微電極陣列產(chǎn)生交變電場(chǎng)，提出了利用交流電滲（ACEO）增強流體混合的方法，Selmi等將ACET應用于微流體通道中蛋白質(zhì)的檢測，說(shuō)明ACET可以在微流體通道內誘發(fā)渦流場(chǎng)，適用于混合和泵注應用。

DEP被廣泛應用于捕獲DNA,細胞分離等領(lǐng)域，其大小正比于粒子體積，適合對大分子的驅動(dòng)與富集，ACEO常被用于實(shí)現低頻下的粒子驅動(dòng)與混合的微流控芯片，ACEO適用電導率低于0.085S/m的流體，較高的電導率會(huì )壓縮雙電層厚。