This research presents that the velocity profile of electroosmotic flow in microchannels can be controlled by thermal effects to the walls of the microchannels. In general, the velocity of electroosmotic flow in microchannels is related to the external electric field strength, the permittivity, the zeta potential and the viscosity, respectively. However, they are constant values if microfluidics systems are decided upon, and therefore it is too hard to conveniently control velocity distribution in electroosmotic flow. But this problem could be overcome with thermal effects. Like water, the viscosity and diffusion coefficient is a function of temperature while other properties are constant. Two exemplary problems are examined: flow in a microchannel with a constant vertical temperature difference between two horizontal walls, and flow in a microchannel with the wall temperatures varying in a sinusoidal manner horizontally to produce an alternating vertical temperature gradient. The results of numerical computation reveal that a proper control of thermal field generates to the spatial variation of viscosity to induce a shear flow or a wavy flow. It is also demonstrated that a non-uniform temperature distribution may lead to the augmentation of mixing in a microchannel. Physical interpretations of these phenomena are scrutinized.
일반적인 전기 삼투 유동의 속도는 외부 전기장의 세기, 유전상수, 제타 포텐셜, 점성계수에 의해 결정된다. 하지만 마이크로플루이딕스 시스템이 결정되게 되면 이러한 물성치들은 상수값을 가지게 되어 속도 분포를 제어하기 어렵다. 하지만 온도장의 영향을 채널의 벽에 가하게 되면 전기 삼투 유동의 속도 분포를 국소적으로 제어할 수 있게 되는데 이는 온도의 함수인 물성치들의 변화로 인해 가능하다. 일반적인 물과 같은 작동유체는 다른 물성치들에 비해 점성계수와 확산계수가 온도의 함수로 표현이 된다. 본 논문에서는 크게 두 가지 모델에 대해 테스트 하였다. 2차원내의 마이크로 채널의 상하부에 균일한 온도차가 존재할 때와 사인함수 형태의 온도장을 교차로 가했을 때 유동장의 변화에 대한 연구를 수행하여 온도의 함수인 점성계수의 변화에 의해 전단유동 혹은 파형유동을 유도 하였다. 더욱이 온도의 함수인 확산계수의 영향으로 혼합율 증대의 결과를 얻을 수 있다.
