随着微纳制造技术的迅速发展,微流控装置已广泛应用于实现多种颗粒的精确输送和放置。迄今为止,流体动力学、声场、光镊等技术已经被证明是控制微通道内粒子运动的有效方式。其中,基于电场驱动的粒子操纵技术由于其通用性和适应性,以及其易于操作和集成的特性备受青睐。在各种电场操纵方式中,诱导电荷电渗(Induced charge electroosmosis,ICEO)由于其微尺度流动特性和优良的操控特性而受到了广泛的关注,但是对基于ICEO的纳米颗粒的操作关注较少。基于此,本课题研究了在四端螺旋电极阵列中双相极化ICEO(Biphase ICEO,BICEO)的混合电动力学(Hybrid Electrodynamics,HED),用于在可极化导体电极上有效地电动富集纳米颗粒。首先,通过双层充电动力学分析,阐述了交流电渗与诱导电荷电渗的流动机制,通过Debye-Hückel极限下的线性渐近分析、双电层准稳态简化等方法,将强耦合模型下的跨尺度瞬态问题转化为弱耦合模型下的稳态问题,利用Helmholtz-Smoluchowski滑移速度公式推导了本课题模型下的时均滑移速度计算公式。此外,还分析了纳米粒子在体相溶液与电极表面的受力情况,确定了粒子群运动的对流—扩散方程。其次,设计微流控芯片并仿真分析了芯片关键参数对时均滑移速度的影响。芯片电极采用四端螺旋阵列,能够用于实现大规模的粒子聚集,仿真分析了电极宽度、间隙及通道高度等芯片关键参数对于电极表面时均滑移速度的影响,结合实验室加工条件确立了芯片结构参数并制作了芯片,之后根据课题要求搭建了实验平台。最后,通过在不同的螺旋电极端子之间交替施加交流电信号,此时交流电渗(AC electroosmosis,ACEO)与诱导电荷电渗同时存在,改变施加电信号的端子,粒子聚集的位置也随之改变,即为BICEO。并介绍了交流场效应流体控制应用在BICEO上的思路,通过改变门控电压序列的组合,不仅使循环粒子捕获线的数量加倍,而且收集位置也可以灵活地重新配置。采用数值仿真与实验验证相结合的方法,研究了粒子捕获的机制及外加电信号频率与幅值对粒子捕获情况的影响。