本文關(guān)鍵詞：基于聲表面波技術(shù)可控合成金納米粒子的實驗研究

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【摘要】：基于聲表面波原理驅(qū)動微流體作為一種新型驅(qū)動微流體的方式,其不僅在微流控研究領(lǐng)域中具有重要的學術(shù)研究意義,而且在化學、生物、制藥及其他領(lǐng)域也有著重要的應用價值。本文在前人利用壓電驅(qū)動式脈動微混合法可控合成金納米粒子的研究基礎之上,提出了一種基于聲表面波技術(shù)可控合成金納米粒子的實驗方法,通過對所設計制作的兩種類型的聲表面波微流控擾動系統(tǒng)的峰峰值加載電壓及其作用在金納米粒子溶液的時間控制,實現(xiàn)對初步合成的金納米粒子溶液的擾動可控合成,本文主要工作內(nèi)容如下:介紹了聲表面波器件的基本結(jié)構(gòu)及聲表面波在壓電基片上傳播的工作原理,探討了壓電基片材料的選擇,最終選擇128°Y切向X傳播LiNbO3晶體作為本次實驗研究所用的壓電基片材料,分析了叉指換能器的基本結(jié)構(gòu)及δ函數(shù)分析模型,設計了本次實驗研究所用叉指換能器的幾種最基本的參數(shù),簡述了壓電本構(gòu)方程。利用MATALB軟件對聲表面波器件的叉指換能器對數(shù)及輸入信號頻率進行了相應仿真并優(yōu)選出了最佳參數(shù),通過ANSYS軟件對本次實驗研究所用的聲表面波微流控擾動系統(tǒng)中的聲表面波器件進行了壓電仿真分析,得到的仿真結(jié)果與理論基本相符,對無外界聲場作用時的PDMS微反應器進行了FLUENT流體仿真分析,得到此條件下微反應器中的流體速度分布結(jié)果,為以后的實驗研究提供了相關(guān)依據(jù)。根據(jù)叉指換能器排列方式的不同設計了正交型和旋轉(zhuǎn)型兩種聲表面波微流控擾動系統(tǒng),研究了聲表面波器件的微細加工工藝,并利用剝離工藝制作出了聲表面波器件,采用模塑法制作了PDMS微反應器,再通過相關(guān)封裝鍵合等后續(xù)處理最終制作出了兩種聲表面波微流控擾動系統(tǒng)。用本文所設計制作的聲表面波微流控擾動系統(tǒng)進行了金納米粒子的可控合成實驗研究,介紹了相關(guān)實驗儀器和具體實驗步驟,通過調(diào)控不同叉指換能器加載電壓、在納米粒子溶液的作用時間以及使用不同類型的聲表面波微流控擾動系統(tǒng),擾動合成了具有不同濃度、形貌及單分散性的金納米粒子,驗證了利用聲表面波對金納米粒子的擾動合成具有可控性。實驗結(jié)果表明在加載峰峰值電壓35V,作用時間180s,且使用旋轉(zhuǎn)型聲表面波微流控擾動系統(tǒng)的條件下所擾動合成的金納米粒子效果最好。
【關(guān)鍵詞】：聲表面波 可控合成 金納米粒子 壓電驅(qū)動 脈動混合
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O614.123;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 背景及意義11-12
• 1.2 聲表面波技術(shù)在微流控研究領(lǐng)域概述12-17
• 1.2.1 聲表面波技術(shù)介紹12-13
• 1.2.2 微流體振動及粒子的聚集13-14
• 1.2.3 微流體平移14-15
• 1.2.4 微流體噴射15-16
• 1.2.5 微流體霧化16-17
• 1.3 微流體反應器生成金納米粒子的最新進展17-20
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排20-23
• 第2章 聲表面波技術(shù)理論基礎23-33
• 2.1 聲表面波器件基本結(jié)構(gòu)及其工作原理23-24
• 2.2 壓電基片材料24-26
• 2.2.1 壓電材料參數(shù)24-25
• 2.2.2 壓電材料種類25-26
• 2.3 叉指型換能器26-31
• 2.2.1 叉指換能器基本結(jié)構(gòu)26-27
• 2.2.2 叉指換能器的 δ 函數(shù)分析模型27-29
• 2.2.3 叉指換能器的基本參數(shù)設計29-31
• 2.4 壓電本構(gòu)方程31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 聲表面波器件的模擬仿真33-49
• 3.1 基于MATLAB的聲表面波器件仿真33-40
• 3.2 基于ANSYS對聲表面波系統(tǒng)的模擬仿真40-45
• 3.3 無聲場時聲表面波微流控擾動系統(tǒng)的流體仿真分析45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-49
• 第4章 基于聲表面波技術(shù)的微流控擾動系統(tǒng)的設計、制作49-57
• 4.1 基于聲表面波技術(shù)的微流控擾動系統(tǒng)的設計49-50
• 4.2 聲表面波器件制備工藝50-53
• 4.3 PDMS微反應器部分的制作53-54
• 4.4 器件的封裝鍵合54-56
• 4.5 后續(xù)相關(guān)處理56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第5章 利用聲表面波微流控擾動系統(tǒng)可控合成金納米粒子的實驗研究57-73
• 5.1 金納米粒子的液相合成機理57-58
• 5.2 壓電驅(qū)動脈動微混合原理58-59
• 5.3 金納米粒子可控合成實驗59-62
• 5.3.1 試劑和儀器59
• 5.3.2 實驗方法59-62
• 5.4 實驗結(jié)果及其分析62-71
• 5.4.1 正交型聲表面波擾動系統(tǒng)在不同條件下的實驗研究62-66
• 5.4.2 旋轉(zhuǎn)型聲表面波擾動系統(tǒng)在不同條件下的實驗研究66-71
• 5.5 本章小結(jié)71-73
• 第6章 結(jié)論與展望73-77
• 6.1 本文結(jié)論73-74
• 6.2 本文創(chuàng)新點74
• 6.3 問題與展望74-77
• 參考文獻77-84
• 作者簡介及攻讀碩士期間學術(shù)成果84-85
• 致謝85

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本文編號：529465