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在微流控系统中，介电泳是最普及的生物颗粒操控技术之一。介电泳广泛应用于细胞分离、捕获、生物结构组装、纳米结构等领域。在目前研究中，如何计算大数量密集颗粒相互作用介电泳一直是一个热点问题。传统的等效偶极矩（EDM）理论忽略了介电颗粒之间的相互作用。当颗粒间的距离变小，颗粒之间的相互作用增强，传统介电泳算法不能计算颗粒间的相互作用介电力。麦克斯韦应力积分法（MST）是一种理论上严格的计算颗粒介电力的算法。它要求通过数值方法（有限元，差分等）求解拉普拉斯方程得到全电场的数值解，然后应力积分来获得介电力。但对于多颗粒相互作用运动，求解全局电场的计算困难重重，数值误差无法避免。在三维电场中，MST的计算工作量十分巨大，难以实际应用。 论文通过分析介电泳现象的产生机理，首次提出一种迭代偶极矩法（IDM）计算密集颗粒群相互作用的介电力。为了验证算法的准确性，分别采用 IDM和 MST两种算法计算一系列颗粒相互作用介电力，并进行比较分析。结果表明： IDM算法与MST算法的颗粒介电力吻合良好，证实了IDM算法精度,收敛性和简便性。 论文采用IDM算法计算了二维均匀电场中两颗同类（两颗正介电泳，或两颗负介电泳颗粒），异类颗粒（一正一负介电泳颗粒）的相互作用介电泳运动。结果表明，任意随机位置的两颗同类介电泳颗粒最终会形成平行于电场方向的颗粒链，两颗异类介电泳颗粒会形成垂直于电场方向的颗粒链。这与MST算法的结果和实验观测完全一致。 论文对3~6个颗粒的介电泳相互作用运动轨迹，成链形态进行计算仿真。计算结果显示，IDM与MST计算的颗粒运动轨迹和成链形态完全一致。论文还研究了一些特殊情况下颗粒成链过程的稳定性，以及颗粒运动中的微小扰动对颗粒运动、颗粒成链形态的影响。研究发现，颗粒运动轨迹、最终成链状态对颗粒初始位置十分敏感，运动过程中的任意微小扰动都可能导致完全不同的运动轨迹和最终成链形态，但颗粒链的本质特征都一致。 大数量介电颗粒相互作用的介电泳一直是介电泳领域的热点问题。例如，利用介电泳从人类血液样本中提取、分离特定种类的血细胞。样本溶液中含有大量异类细胞，研究这类问题必须考虑大数量颗粒相互作用的介电泳。论文详细研究了二维、三维电场中，随机分布的大数量密集颗粒群的介电泳规律。结果显示，在电场施加之后，临近的颗粒迅速互相吸引、接触，形成一些小规模结构（短链或簇），然后这些“小结构”互相旋转、吸引，最终接触形成整体大结构。同类颗粒之间形成长链，异类颗粒之间形成正负交替排列的颗粒簇，垂直于电场方向。大数量颗粒群在不同的随机分布下，颗粒的运动轨迹、中间状态，最终成链状态之间存在差异，但颗粒最终的分布形态一定满足一个基本规律：同类颗粒（同为正介电颗粒或负介电颗粒）总是沿着平行于外电场方向分布，异类颗粒（正负介电颗粒）总是垂直于外电场方向分布，正负交替排列。 论文同时研究了不同频率交变电场中的大数量颗粒相互作用介电泳。颗粒群由两组不同电学系数（介电系数和电导率）的颗粒组成。算例结果表明，颗粒运动轨迹和最终成链形态对电场频率的响应十分敏感。不同频率会导致完全不同的颗粒运动轨迹和成链形态。低频率下，两组颗粒都会形成颗粒簇或颗粒链。但由于介电性质的差异，发现一组颗粒的颗粒链比另一组长。在临界频率附近，一组颗粒基本静止不动，另一组颗粒形成长链。高频率时，两组颗粒形成混合颗粒长链。 论文研究了，均匀电场中的三维球形颗粒相互作用介电泳运动情况。分别模拟微流控芯片中，电场在平面内、电场在平面外（电场垂直于芯片平面）以及在流体与电场联合作用下的介电颗粒的运动规律。研究发现，在三维均匀电场作用下，随机分布的同类颗粒（同为正或同为负介电泳颗粒）通常会沿着平行于电场方向排列形成颗粒链。如果所有同类颗粒初始位于垂直于电场的平面中，颗粒将互相排斥不能成颗粒链。随机分布的异类颗粒（正负介电颗粒混合）在均匀电场的作用下，能够成链（一条线上）、成簇（平面内）、成团（空间结构）。这些结构都满足介电泳成链的基本规律：同类颗粒沿着平行于电场方向分布、异类颗粒交错地分布在垂直于电场的方向上。当颗粒受到流场与电场的联合作用，流场较小时，介电颗粒会首先吸引、接触、形成一些稳定结构（除所有颗粒为同类颗粒并且电场垂直于芯片的情况之外），然后随着流体一起运动。当流速适中时，颗粒会在随流运动过程中互相吸引、旋转、靠近，形成一些稳定结构（颗粒链或簇，结构规模比小流速时要小）。当流体速度较大时，颗粒很快的随流体运动，只有初始较为靠近的颗粒能够吸引、接触，形成稳定小结构，运动过程中，不会出现大规模的颗粒链或颗粒簇。