
【医】 electrocapillary action
capillary
【化】 capillaries; capillary tube
【医】 capillary; capillary tube; vasa capillare
electricity
【计】 telewriting
【化】 electricity
【医】 Elec.; electricity; electro-; galvano-
affect; effect; intention; action; motive; operation
【医】 action; effect; process; role
【经】 role
毛细管电作用(Capillary Electrodynamics)是毛细现象与电场效应共同作用下产生的物质迁移现象。该过程主要发生在微米级孔径的毛细管通道中,其核心机制包含以下四个层面:
电渗流驱动
当毛细管表面与溶液接触时,固液界面会形成双电层。施加外部电场后,溶液中的反离子受库仑力作用产生定向流动,形成电渗流(Electroosmotic Flow)。这种非机械泵驱动的流体运动是微流控技术的理论基础。
电泳分离效应
带电粒子在电场中根据电荷-质量比的差异产生迁移速率分化。阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移,中性粒子则随电渗流整体移动。该特性被广泛应用于DNA测序和蛋白质分离。
电迁移控制
离子浓度梯度与电场强度的耦合作用会产生能斯特-普朗克迁移,该过程遵循公式: $$ J_i = -D_i abla c_i + z_i mu_i c_i E $$ 其中$D_i$为扩散系数,$z_i$为离子价态,$mu_i$为迁移率,$E$为电场强度。
焦耳热效应
高电场强度会导致溶液电阻产热,形成温度梯度。这种热效应会改变溶液黏度与电导率,需通过毛细管冷却装置维持系统稳定性。
该现象在生物芯片、纳米材料合成等领域具有重要应用价值,其动力学模型已被纳入国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的标准分析协议。
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