流體是物質的重要存在形式,微混合和微流控技術是在微米尺度空間里對流體進行混合和操控的研究。與普通大量溶液的反應相比,微混合和微流控技術具有其獨特而又明顯的優(yōu)勢。但是,在如此狹小的微通道內(nèi)、雷諾系數(shù)非常小的情況下,如何實現(xiàn)對微液滴的操控、如何提高微通道內(nèi)的混合效率和如何將微混合技術應用于復合納米材料的自組裝領域成為科學家們的研究重點。因此,本論文針對這些問題開展了詳細的研究。利用有限空間等離子體氧化自組裝膜的方法,以簡單易購的載玻片和蓋玻片為載體,利用材料表面親疏水性成分的濃度差可以驅動微液滴運動的原理,實現(xiàn)了在敞開的具有化學成分梯度表面的微芯片上對微液滴流動的控制研究。該方法能夠良好的控制所制備的化學成分梯度表面的深度和長度等性質。通過計算,可以得到,本實驗中微液滴移動的最大速度是0.64 mm/s,對應的化學梯度表面的接觸角為70°。該方法操作簡便靈活,使用材料價廉易購,重現(xiàn)性非常好,在生物分析領域有廣泛的應用前景�；谖⑼ǖ纼�(nèi)的單乳液方法,以含有碳酸氫銨、納米金棒和海藻酸鈉的水溶液為分散相,以含有鈣離子的十一醇溶液為連續(xù)相,成功制備出大小可控的具有海藻酸鈣聚合物外殼的水相微液滴(30...

【文章頁數(shù)】：139 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究的目的和意義
        1.1.1 微液滴的操控和制備
        1.1.2 微混合技術
    1.2 微混合技術的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 敞開的和封閉的微芯片中微液滴操控的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 微混合技術的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 微混合技術在形貌可控的材料合成方面的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.4 微混合技術應用于材料自組裝方面的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 實驗原料與研究方法
    2.1 實驗原料及儀器設備
        2.1.1 實驗原料與試劑
        2.1.2 實驗儀器及設備
    2.2 實驗方法
        2.2.1 自組裝膜基底的組裝方法
        2.2.2 納米粒子的合成方法
        2.2.3 微流控芯片的制備
    2.3 材料物理性能表征
        2.3.1 顯微鏡表征分析
        2.3.2 光譜分析
        2.3.3 基底材料親疏水性分析
    2.4 研究流體的重要參數(shù)和基本概念
    2.5 微混合性能的表征技術和觀測方法
        2.5.1 微混合性能的表征技術
        2.5.2 微混合過程的觀測
        2.5.3 混合程度的定量分析方法
        2.5.4 流體混合效果的模擬方法
        2.5.5 模擬過程中的有限元劃分
    2.6 電化學性能測試
        2.6.1 循環(huán)伏安測試
        2.6.2 電化學阻抗譜測試
第3章 敞開和封閉芯片中微液滴的操控研究
    3.1 化學成分梯度表面的制備及其對微液滴操控的研究
        3.1.1 有限空間等離子體氧化法制備化學成分梯度表面的研究
        3.1.2 各種參數(shù)對制備化學成分梯度表面的影響
        3.1.3 化學梯度表面對微液滴流動的控制
    3.2 封閉芯片中微液滴的制備及其在氣體微膠囊制備中的應用
        3.2.1 氣體微膠囊的生長過程
        3.2.2 氣體微膠囊生成的動力學分析
        3.2.3 外界條件對產(chǎn)物氣體微膠囊尺寸的影響
        3.2.4 制備嵌有多種納米粒子的氣體微膠囊
        3.2.5 氣體微膠囊的感壓性
    3.3 本章小結
第4章 新型被動微混合器對混合效果增強的研究
    4.1 具有對稱半圓柱溝槽的微混合器對混合效果的增強研究
        4.1.1 具有對稱半圓柱溝槽結構被動微混合器的設計
        4.1.2 對稱半圓柱微混合器中混合效果的模擬計算研究
        4.1.3 對稱半圓柱微混合器中混合實驗結果
    4.2 具有非對稱圓柱溝槽的微混合器對混合效果的增強研究
        4.2.1 具有非對稱半圓柱溝槽結構被動微混合器的結構設計
        4.2.2 具有非對稱半圓柱溝槽結構微混合器的混合實驗結果
        4.2.3 溝槽結構優(yōu)化
    4.3 具有三角形障礙物陣列的微混合器對混合效果的增強研究
        4.3.1 具有三角形障礙物陣列微混合器的混合實驗結果
        4.3.2 三角形障礙物的優(yōu)化
    4.4 本章小結
第5章 微混合技術在貴金屬復合納米材料自組裝中的應用
    5.1 微混合技術在銀納米粒子和鄰苯二胺自組裝中的應用
        5.1.1 微混合芯片的結構設計
        5.1.2 模擬計算的參數(shù)設置
        5.1.3 銀粒子修飾的聚鄰苯二胺組裝體的代表形狀和表征
        5.1.4 流速對銀粒子修飾的聚鄰苯二胺組裝體形貌和組成的影響
        5.1.5 產(chǎn)生多種形貌銀粒子修飾的聚鄰苯二胺組裝體的可能機理
        5.1.6 基于銀粒子修飾的聚鄰苯二胺組裝體的過氧化氫傳感器
    5.2 微混合技術在貴金屬復合納米材料自組裝中的應用
        5.2.1 微混合技術在納米金棒自組裝中的應用
        5.2.2 各種參數(shù)對納米金棒自組裝體的結構的影響
        5.2.3 組裝體在微米馬達和可控藥物釋放方面的應用
    5.3 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷



本文編號：4016421