
Electroosmotic Pump Technologies - Theory, Design, and Demonstration
Elektroosmotische Pumpen (EO-Pumpen) können elektrolytische Flüssigkeiten mit einer großen Bandbreite an Leitfähigkeiten fördern und erhebliche Drücke und Durchflussraten in einem kompakten Design ohne bewegliche Teile erreichen. Diese Geräte bieten in einer Reihe von Anwendungen wichtige Vorteile gegenüber herkömmlichen Pumpentechnologien.
So ist beispielsweise die Probenzufuhr und die Steuerung von Flüssigkeitsströmen eine wichtige Voraussetzung für die Entwicklung so genannter Mikro-Gesamtanalysesysteme (microTAS), die mehrere chemische Analysefunktionen auf mikrogefertigten Chipsystemen integrieren sollen. Weitere mögliche Anwendungen sind die Kühlung von Mikroelektronik und tragbare Systeme zur Verabreichung von Medikamenten.
Diese Arbeit umfasst theoretische und experimentelle Studien über elektroosmotische Pumpen. Drei Hauptthemen werden behandelt: analytische und numerische Modelle für die Strömungs- und Druckverteilung, den Ionenstrom und die thermodynamische Effizienz von EO-Pumpen mit poröser Struktur; experimentelle Studien und Leistungsquantifizierung von EO-Pumpen, die unter Verwendung von porösen Glasfritten und porösen Siliziummembranen gebaut wurden; und verschiedene praktische Designverbesserungen für die Kontrolle der von diesen Pumpen erzeugten elektrolytischen Gase.