超聲波與液體中微尺度氣泡相耦合時,會產(chǎn)生獨特且復(fù)雜的聲流動（Acoustic Streaming）現(xiàn)象,已被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療、生命科學(xué)、軍事等領(lǐng)域。然而,在氣泡聲流控（Bubble Acoustic）應(yīng)用以及研究中,對微尺度氣泡形態(tài)和尺寸難以形成有效控制,使得該項技術(shù)的可重復(fù)性和應(yīng)用范圍受到限制。針對此問題,引入了可控微尺度氣泡的概念,利用聚二甲基硅氧烷材料的透氣斥水特性,可實現(xiàn)對微尺度氣泡生成及其形態(tài)變化的有效控制。在此基礎(chǔ)上對聲流動渦流中顆粒的受力狀態(tài)進行了理論分析,并通過改變對比實驗的核心參數(shù),探究聲流動引起的渦流中顆粒運動軌跡與氣泡尺寸、顆粒尺寸之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明,通過調(diào)節(jié)氣泡尺寸可實現(xiàn)穩(wěn)定、線性的聲場渦流控制。可控微尺度氣泡的引入提高了聲流動現(xiàn)象的可重復(fù)性,并拓寬了氣泡聲流控技術(shù)的應(yīng)用范圍,對建立自動化、智能化、柔性化的快速細胞分選系統(tǒng)以及疾病快速檢測系統(tǒng)具有重要意義。 

【文章來源】：液壓與氣動. 2020,(08)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

基于可控微氣泡的聲流控系統(tǒng)

圖1 基于可控微氣泡的聲流控系統(tǒng)當(dāng)流道內(nèi)表面存在局部結(jié)構(gòu)的空間夾角小于液體與流道的前進夾角時,就會有部分空氣在液體前進過程中被留存于該空間中,形成微小殘留氣泡如圖2所示,此時的必要條件為:

該氣泡受流道中液體壓力變化和PDMS氣道中氣壓變化的影響而長大或縮小。當(dāng)氣體通道中氣壓大于氣泡中氣壓時,于流體通道和氣體通道之間的多孔PDMS屏障處產(chǎn)生空氣壓力梯度,導(dǎo)致氣體通道中氣體通過PDMS擴散到氣泡內(nèi)。如圖3a、圖3b所示,氣體擴散改變氣泡內(nèi)壓力,使氣泡發(fā)生膨脹。同理,當(dāng)氣體通道中氣壓小于氣泡中氣壓時,空氣傳質(zhì)方向改變,氣泡內(nèi)氣體透過PDMS擴散到氣體通道中,致使氣泡縮小,氣泡體積V變化試驗曲線如圖3c、圖3d所示。2 多場耦合條件下的顆粒受力及軌跡變化

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于氣動微流控芯片的新型智能痕量灌溉系統(tǒng)動態(tài)流量特性研究[J]. 劉潔,浦舟,劉旭玲,李松晶.  液壓與氣動. 2019(09)
[2]基于微流控駐停氣泡的連續(xù)型氣-液微反應(yīng)器[J]. 李博文,劉吉曉,周一笛,郭士杰,李鐵軍.  液壓與氣動. 2018(09)
[3]湍流中粒子－流體間的傳質(zhì)[J]. 蔣新,陳甘棠,李希.  高校化學(xué)工程學(xué)報. 1996(03)

碩士論文
[1]PDMS基多孔涂層微觀結(jié)構(gòu)調(diào)控及超疏水性能研究[D]. 李亞茹.陜西科技大學(xué) 2015



本文編號：3301016