Derzeit stellt die präzise lineare Abkühlung von Mikrofluiden eine Herausforderung bei der Entwicklung und Anwendung der Mikrofluidik-Technologie in Medizin und Lebenswissenschaften dar. Um die lineare Abkühlung des Zielbereichs eines mikrofluidischen Chips zu realisieren, wurde in dieser Arbeit ein temperaturregelndes System für mikrofluidische Chips auf Basis thermoelektrischer Kühlung entwickelt. Durch numerische Simulationen und experimentelle Tests wurde eine lineare gekoppelte Reaktion zwischen Strom, Kühlleistung und Mikrofluidtemperatur erreicht. Die Ergebnisse zeigen: Beim Betrieb eines thermoelektrischen Kühlgeräts mit herkömmlichem konstantem Strom beträgt die Linearität des Abkühlungsprozesses des mikrofluidischen Probebeckens nur 0,598. Die Verwendung eines einstufigen nichtstationären Stroms kann die Linearität der Mikrofluidabkühlung deutlich verbessern, jedoch treten in verschiedenen Zeitabschnitten noch Kälteüberschüsse und -lücken auf, die die Genauigkeitsanforderungen an das lineare Abkühlen nicht erfüllen. Daher wurde ein Mechanismus eines mehrwelligen gekoppelten nichtstationären Übergangsstroms entwickelt, um eine lineare Abkühlung von Mikrofluiden mittels thermoelektrischer Kühlung zu realisieren. Letztlich wurde eine lineare Abkühlung der Mikrofluide im Bereich von -19 bis 26 ℃ und einer Abkühlrate von 24 bis 42 ℃/min erreicht, mit einer Linearität von über 0,9981, was durch Experimente validiert wurde.

thermoelektrische Kühlung; Mikrofluidik; lineares Abkühlen; Abkühlrate; nichtstationärer Strom