基于热电制冷的微流体线性降温特性研究

TB61+9.2%TB69; 目前,微流体的精确线性降温是微流控技术在医学和生命科学等领域发展应用过程中面临的难题.为实现微流控芯片目标区域的线性降温,本文设计了基于热电制冷的微流体芯片温度调控系统,通过数值模拟和实验测试,实现了电流、制冷量及微流体温度之间的线性耦合响应.结果表明:常规恒定电流驱动热电制冷器时,微流体样品池降温过程线性度仅为0.598,采用单一函数非稳态电流可显著提升微流体降温的线性度,但在不同时间段仍存在冷量盈余与缺口,无法满足线性降温的精度要求.因此,将多种电流波形耦合获得了实现热电冷却微流体线性降温的非稳态过渡电流机制,最终实现了微流体在-19～26 ℃与24～42 ℃...

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Published in制冷学报 Vol. 45; no. 1; pp. 55 - 62
Main Authors 王好卿, 孙东方, 高才, 程文龙, 周培, 唐景春, 朱俊叶, 韩雪, 张梦飞
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 合肥工业大学汽车与交通工程学院 合肥 230009%合肥工业大学汽车与交通工程学院 合肥 230009 01.02.2024
中国科学技术大学工程科学学院 合肥 230026%中国科学技术大学工程科学学院 合肥 230026
Subjects
微流控
cooling rate
transient current
非稳态电流
降温速率
linear cooling
线性降温
microfluidics
热电制冷
thermoelectric cooling
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ISSN0253-4339
DOI10.3969/j.issn.0253-4339.2024.01.055

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Summary:TB61+9.2%TB69; 目前,微流体的精确线性降温是微流控技术在医学和生命科学等领域发展应用过程中面临的难题.为实现微流控芯片目标区域的线性降温,本文设计了基于热电制冷的微流体芯片温度调控系统,通过数值模拟和实验测试,实现了电流、制冷量及微流体温度之间的线性耦合响应.结果表明:常规恒定电流驱动热电制冷器时,微流体样品池降温过程线性度仅为0.598,采用单一函数非稳态电流可显著提升微流体降温的线性度,但在不同时间段仍存在冷量盈余与缺口,无法满足线性降温的精度要求.因此,将多种电流波形耦合获得了实现热电冷却微流体线性降温的非稳态过渡电流机制,最终实现了微流体在-19～26 ℃与24～42 ℃/min之间的线性降温,线性度在0.998 1以上,并通过实验验证了热电冷却微流体线性降温机制的准确性.
ISSN:0253-4339
DOI:10.3969/j.issn.0253-4339.2024.01.055