發(fā)布時(shí)間：2020-12-18 08:36

　　基于液滴操控的數(shù)字微流控技術(shù),由于其精準(zhǔn)度高、樣品消耗量小、反應(yīng)迅速、可控性好、高通量等特點(diǎn),已逐漸在化學(xué)反應(yīng)、生物醫(yī)學(xué)、單細(xì)胞分析、藥物合成等方面展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。傳統(tǒng)的基于微流體管道的液滴操控技術(shù)主要是通過(guò)微管道結(jié)構(gòu)的幾何限制結(jié)合微泵和微閥結(jié)構(gòu)的控制作用,來(lái)實(shí)現(xiàn)微液滴的操控。然而,該技術(shù)一方面需要通過(guò)昂貴的微加工工藝實(shí)現(xiàn)復(fù)雜微泵、微閥結(jié)構(gòu)的集成,制作成本較高;另一方面,由于管道尺寸的限制,所能操控液滴的尺寸范圍存在較大局限性,越來(lái)越不能滿足復(fù)雜體系下多元分析的需求。相對(duì)于傳統(tǒng)的基于微流體管道的數(shù)字微流控技術(shù),開放式液滴操控技術(shù)主要是利用超疏液表面的潤(rùn)濕性和粘附性,依靠自身重力或者外部激勵(lì)(電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)等)來(lái)實(shí)現(xiàn)液滴的操控,完成微量、快速、高效的生化反應(yīng)。其中,液滴磁操控技術(shù)因其具有制備簡(jiǎn)單、操作靈活、響應(yīng)時(shí)間短、生物相容性好且兼容磁分離技術(shù)等特點(diǎn),近年來(lái)引起了國(guó)內(nèi)外科研工作者濃厚的興趣。因此,對(duì)開放式液滴磁操控技術(shù)的研究具有十分重要的學(xué)術(shù)意義和廣泛的工程應(yīng)用前景。目前開放式液滴磁操控技術(shù)的研究主要集中在磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式和新型超疏液表面制備兩個(gè)方面。在磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)方式上,主要采用永磁體或... 

【文章來(lái)源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：148 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

基于表面能量陷阱的液滴磁操控平臺(tái)示意圖[81]Fig.1.1Schematicdiagramofthesurfaceenergytraps(SETs)-basedmagneticallyactuateddropletmanipulationplatform[81]

)，完成的是純液滴的操控。如圖1.2所示，2014年，美國(guó)麻省理工學(xué)院(Massachusetts Institute ofTechnology, USA)的科學(xué)家Kripa K. Varanasi等利用磁流體的潤(rùn)滑性和磁性，通過(guò)毛細(xì)作用力將磁流體鎖住在微納結(jié)構(gòu)中，構(gòu)筑了基于油基磁流體的超滑表面，在永磁體驅(qū)動(dòng)下，完成了液滴的操控[89]。該表面不僅可以在很小的磁場(chǎng)下實(shí)現(xiàn)液滴

磁顆粒的混合溶液澆筑到具有陣列墻結(jié)構(gòu)的鋼模型上得到，隨后在結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)出氧化鋅納米線，使其超疏水化。通過(guò)磁場(chǎng)控制墻陣列的方向，達(dá)到操控液滴移動(dòng)的目的，如圖1.3所示。在此研究基礎(chǔ)上，韓國(guó)國(guó)立首爾大學(xué)(Seoul NationalUniversity, Republic of Korea)的Jeong Hun Kim等人利用PDMS和磁顆粒混合溶液在磁場(chǎng)作用下自組裝成微柱陣列，制作出了可以操控液滴運(yùn)動(dòng)的磁性超疏水薄膜，避免了微納加工工藝，降低了成本[111]。液滴操控原理與前面提到的磁性超疏水墻陣列結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)原理類似，也是通過(guò)施加磁場(chǎng)控制微柱的方向，驅(qū)動(dòng)液滴運(yùn)動(dòng)。與前面需要構(gòu)造超疏水表面不同的是，2016年美國(guó)利哈伊大學(xué)(Lehigh University,USA)的Manoj K. Chaudhury等人在PDMS彈性薄膜上加載一層油膜，替代超疏水層，使得液滴與表面不浸潤(rùn)[112]。在磁場(chǎng)的作用下

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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