微流控技術(shù)具有集成化、高通量、高精度等諸多特點(diǎn),在食品加工、藥物控釋和病毒檢測(cè)等眾多領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用。隨著微流控技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)微流控器件進(jìn)行全方位的性能研究,以及精確控制微液滴的生成已經(jīng)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。液/液不相溶兩相在微通道中的流動(dòng)過(guò)程復(fù)雜,液滴生成過(guò)程的影響因素繁多,從而導(dǎo)致微液滴生成過(guò)程的可控性降低。本文采用數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)微液滴的生成規(guī)律進(jìn)行研究,探究微液滴的形成機(jī)理,這對(duì)提高微液滴生成過(guò)程的可控性具有重要意義。首先,基于微流控單乳模板器件,設(shè)計(jì)液/液?jiǎn)稳榕ｎD體系下和液/液?jiǎn)稳榉桥ｎD體系下微液滴的生成方案,分別探究分散相流速、分散相粘度、連續(xù)相流速、連續(xù)相粘度和兩相界面張力對(duì)液滴生成的影響,以及多個(gè)因素對(duì)液滴流動(dòng)狀態(tài)的影響,為玻璃毛細(xì)管器件微通道中液滴的精確操控提供了指導(dǎo)依據(jù)。基于玻璃毛細(xì)管微流控器件,搭建微流控實(shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)液/液雙乳牛頓體系下液滴生成的實(shí)驗(yàn)方案,成功制備出性質(zhì)可控、大小均一的毫米級(jí)油核微囊,然后通過(guò)研究流速對(duì)微囊生成的影響,獲得微囊生成的相圖,并分別研究了內(nèi)相流速和外相流速對(duì)微囊特征尺寸的影響�；跀�(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果,初步探索... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

玻璃毛細(xì)管微流控器件制備的乳液形式[38]；（a）微流控器件組裝示意圖；（b）~（h）生成的乳液形式

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論3者揮發(fā)到連續(xù)相[36,37]。如圖1-1（c）所示為包含一個(gè)液滴的油包水包油（O/W/O）型雙乳液滴[33]。1.2.2微流控芯片隨著微流控技術(shù)的快速發(fā)展，微流控芯片的種類(lèi)逐漸增多。常用的微流控裝置主要有以下兩種：一種為基于光刻蝕技術(shù)制備的聚甲基硅氧烷（PDMS）微流控芯片[7]，另外一種是基于玻璃毛細(xì)管制備的微流控器件。聚甲基硅氧烷微流控芯片的制備是由Whitesides課題組于1998年首次提出的一種微流控系統(tǒng)快速成型技術(shù)[7,39]。該技術(shù)首先使用CAD軟件設(shè)計(jì)微流道結(jié)構(gòu)，然后用光刻技術(shù)將微流道結(jié)構(gòu)打印到掩膜版上，通過(guò)掩膜版將通道復(fù)制到硅片上；再將聚甲基硅氧烷液體和引發(fā)劑混合之后覆蓋到硅片上，然后抽真空除氣泡，聚甲基硅氧烷加熱固化之后將其從硅片上取下，硅片可重復(fù)使用；最后對(duì)固化后的聚甲基硅氧烷表面進(jìn)行等離子處理，然后將其和另一片經(jīng)過(guò)等離子處理的聚甲基硅氧烷或者玻璃進(jìn)行不可逆的黏接，就得到聚甲基硅氧烷微流控芯片，其制備過(guò)程如圖1-2（a）所示。豎直通道和彎曲通道都可以精確地制備，如圖1-2（b）、（c）所示，制備得到的PDMS微流控芯片具有良好的光學(xué)透射性，如圖1-2（d）所示。圖1-2PDMS微流控芯圖片和制備過(guò)程示意圖[39]PDMS性能優(yōu)良，具有良好的生物相容性、絕緣性和穩(wěn)定性，但PDMS也屬于高分子

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第1章緒論4材料，在部分有機(jī)溶劑（例如丙酮等）的作用下會(huì)被溶脹，而且PDMS芯片局部細(xì)節(jié)處理較為困難，從而影響微通道的精確性[40]�；诓Ａ�(xì)管制備的微流控器件最早是由Weitz課題組提出的[41,42]，玻璃毛細(xì)管微流控器件制備工藝簡(jiǎn)單，沒(méi)有較高的實(shí)驗(yàn)環(huán)境需求，也不需要太多的實(shí)驗(yàn)儀器，通過(guò)幾根玻璃毛細(xì)管的簡(jiǎn)單組裝固定就可以形成特定形式的微通道。而且這種玻璃毛細(xì)管微流控器件是真正意義上的三維通道，多數(shù)工藝制備的微流控裝置中微通道結(jié)構(gòu)都是二維拉伸式的，當(dāng)流體和微通道壁面接觸時(shí)，這會(huì)對(duì)流體的行為造成影響，所以在實(shí)際使用過(guò)程中都要考慮對(duì)微通道進(jìn)行表面修飾，但現(xiàn)有技術(shù)對(duì)微流道壁面的修飾效果都不是很理想，無(wú)法長(zhǎng)期保持。在玻璃毛細(xì)管的三維通道中分散相流體不需要和連續(xù)相管壁接觸，減少了許多表面的處理工藝，如果需要進(jìn)行表面修飾，玻璃毛細(xì)管微流控器件在組裝之前也更容易進(jìn)行表面處理。該制備工藝具有很高的靈活性，可制備單乳微流控器件[36]、雙乳微流控器件[36]以及多乳微流控器件[34]，如圖1-3（a）~（c），可有效的對(duì)微流體進(jìn)行系統(tǒng)的控制，所以本文也是采用這種裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。圖1-3玻璃毛細(xì)管微流控器件示意圖[34,36]1.2.3微通道中的流體流動(dòng)根據(jù)哈佛大學(xué)Weitz組的研究[42]，當(dāng)一種液體注射到另一種不相溶的液體中時(shí)，一般都會(huì)有滴流和射流兩種形成液滴的方式。當(dāng)流速較低時(shí)，流體在內(nèi)相出口處會(huì)形成液滴，

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3570030