在微流控领域,颗粒分离技术在解决需要重要问题中发挥着重要的作用,如提取有潜力的藻种细胞以解决能源危机、筛选尺寸确定的氧化石墨烯小球以开发高性能的电子器件,分离病变细胞以进行疾病诊断等。在实际情况中,样本的状态是复杂多样的,如目标藻类细胞与其它藻类细胞共同生存,并且容易发生粘连和聚集;氧化石墨烯小球尺寸多样,并且其它参数存在不确定性。因此,需要灵活可靠的分离技术去解决上述的难题。在用于分离技术开发的各种原理中,如声波辐射力、光辐射力、磁场力、介电泳力、离心力、漩涡等,漩涡技术由于其非接触、离散颗粒等特点,成为解决上述难题最有潜力的方法。但是目前基于漩涡的颗粒分离技术是通过设计特定的结构产生漩涡进行颗粒分离,在解决上述难题时存在无法灵活调整、适用范围窄等局限性。因此,科学家非常期待利用可以灵活调控的漩涡去开发新的颗粒分离技术去攻克上述难题。诱导电荷电渗（Induced-charge electro-osmotic,ICEO）漩涡的强度可以通过改变电场的幅值、频率和溶液电导率进行精确调节,并且ICEO漩涡的形貌可以通过改变电场的分布和悬浮电极的形状进行重塑。这些优势使得ICEO漩涡在状态复杂颗粒的分离方面具有巨大潜力。因此,本论文从这一点出发,针对基于ICEO漩涡技术进行颗粒分离开展了一系列的研究工作,具体如下:从双电层充电动力学和Maxwell-Wagner界面极化的角度出发,分析了不同形式的颗粒样本在ICEO漩涡中的极化特性和受力情况,通过耦合电场、流场和重力场建立了ICEO漩涡进行颗粒分离数学模型。通过数值模拟研究了颗粒在ICEO漩涡中的运动轨迹,以及电压参数和颗粒属性对颗粒的运动轨迹的影响规律。数值模拟了对称和非对称ICEO漩涡分离不同密度和不同尺寸颗粒的过程,揭示了基于ICEO漩涡的颗粒分离机理,为后续的颗粒分离实验研究奠定了理论基础。设计并加工了微流控装置去激发对称和非对称ICEO漩涡,并搭建了基于ICEO漩涡颗粒分离的实验系统。研究了对称ICEO漩涡对颗粒电动平衡状态的调控规律。在证明对称ICEO漩涡在颗粒分离方面可行性的基础上,研究了该方法在分离不同尺寸和不同密度颗粒方面的性能,并研究了流速对分离效果的影响。接着研究了非对称ICEO漩涡对颗粒电动平衡状态的调控规律。通过分离4μm二氧化硅和Polymethyl methacrylate（PMMA）颗粒研究了非对称ICEO漩涡在基于密度差异颗粒分离方面的性能。接着通过分离不同尺寸酵母细胞验证了非对称ICEO漩涡在基于尺寸差异分离方面的性能。最后研究了溶液电导率对ICEO漩涡分离效果的影响。通过将对称ICEO漩涡演变,提出了基于渐远式对称ICEO漩涡分离方法,克服了细胞粘连和正介电泳（Dielectrophoretic,DEP）力的影响,实现了对正介电特性颗粒的分离。操纵4μm二氧化硅和不同尺寸的聚苯乙烯（Polystyrene,PS）颗粒验证了该分离方法的灵活性,通过研究液滴在ICEO漩涡中的运动行为,验证了ICEO漩涡操纵大尺寸颗粒的适应性。基于对纳米颗粒电动平衡状态的参数调控,利用渐远式对称ICEO漩涡方法分离了500 nm PS和600 nm的铜纳米颗粒,并证明了该分离方法的可行性。基于对小球藻细胞电动平衡状态的参数调控,利用该分离方法从多种藻类细胞中提取了高油脂含量的小球藻细胞。又利用该方法分离了中性油脂含量较高的卵囊藻细胞,提取了单核卵囊藻细胞。通过调节工作参数,利用该方法提取了特定核数的卵囊藻细胞,为获取高质量的中性油脂提供了技术支持。通过将非对称ICEO漩涡的演变,开发了倾斜悬浮电极阵列以激发循环非对称ICEO漩涡,克服了单周期分离的局限性,实现了多种颗粒的同时分离。为了证明循环非对称ICEO漩涡的适应能力,根据流场分布,研究了两种模式下颗粒分离行为:不同和相同电动平衡状态的颗粒分离。在验证不同电动平衡状态颗粒分离可行性的基础上,研究了电压幅值、频率、流体流速和样本含量对分离效果的影响。在证明相同电动平衡状态颗粒分离的可行性的基础上,研究工作参数对分离效果影响,成功地实现了三种颗粒的同时分离。基于对氧化石墨烯小球在ICEO漩涡中迁移特性的表征,实现了多种尺寸的氧化石墨烯小球的筛选,并研究了电压幅值对分离效果的影响。此外,通过调节筛选参数,实现了纳米尺度的氧化石墨烯小球的筛选。该研究工作提供了一种连续的、非接触的多种颗粒同时分离方法,有效降低了制备尺寸均匀的氧化石墨烯小球的成本,并且该方法可以直接拓展到其它应用材料的分离研究中。