磁性液滴以其微尺度、多相流屬性和非接觸式操控特性,近年來因在生物細(xì)胞分離、靶向藥物治療等方面的成功應(yīng)用受到來自科學(xué)界和企業(yè)界學(xué)者們的廣泛關(guān)注,如何操控磁性液滴精確運(yùn)動(dòng)到設(shè)定位置是主要難點(diǎn)。本工作從磁性液滴的生成方式、運(yùn)動(dòng)基本機(jī)理及操控方法三個(gè)方面,對(duì)目前存在的主流磁性液滴生成與操控的方法進(jìn)行了整理。目前對(duì)于磁性液滴的操控方法可分為三類,第一類是永磁鐵-機(jī)械式操控方法:該方法將永磁鐵放置在一個(gè)機(jī)械移動(dòng)平臺(tái)上,通過移動(dòng)平臺(tái)改變永磁鐵與微芯片的距離進(jìn)而改變磁場(chǎng),最終實(shí)現(xiàn)操控液滴的目的;第二類是電磁鐵-電氣式操控方法:以高速照相機(jī)拍攝液滴運(yùn)動(dòng)的位置誤差為檢測(cè)信號(hào),將檢測(cè)信號(hào)傳遞給控制器,最終通過改變電磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對(duì)液滴的操控;第三類是永磁鐵/電磁鐵-電氣式混合控制方法:通過將兩者的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行互補(bǔ),最終達(dá)到更優(yōu)控制。總結(jié)了目前存在方法的缺陷和難點(diǎn),指出了磁性液滴在未來發(fā)展中的一些可行的研究方法和研究方向。要點(diǎn):（1）綜述了磁性液滴的應(yīng)用和合成,總結(jié)了磁性液滴處理的主要方法的優(yōu)缺點(diǎn)。（2）綜述了磁液滴形成的方法,包括磁動(dòng)力法、多相流法和電動(dòng)力法。（3）總結(jié)了磁性液滴在磁場(chǎng)中的力學(xué)分析,給出了... 

【文章來源】：過程工程學(xué)報(bào). 2020,20(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：13 頁

【部分圖文】：

磁性液滴受力示意圖Fig.7Schematicdiagramofmagneticdropletforce

第10期龍超等：微芯片中磁性液滴的生成與操控綜述1143制精度較好，但計(jì)算量較大，需計(jì)算出實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中無數(shù)分塊所在位置的電磁鐵鐵芯所需的電流及電壓，且此方法只適用于單個(gè)液滴的控制，不能同時(shí)控制多個(gè)液滴。12π03/200222dd()4π(cos)(sin)()()cos,()sin,cossinNIavBrxayazlvzlvzlvaxy(20)其中，真空磁導(dǎo)率0=410-7H/m，N為線圈匝數(shù)，I代表流過鐵芯的電流，線圈半徑為a，l為線圈長(zhǎng)度，(x,y,z)代表液滴的空間位置，令q(acos,asin,0)，為環(huán)上一個(gè)點(diǎn)的位置向量，為q和x軸之間的角度，dv=du，其中u=(n/N)l，n(0,N1)。圖15對(duì)子系統(tǒng)的帶寬進(jìn)行補(bǔ)償?shù)姆蔷�性控制器的結(jié)構(gòu)[14]Fig.15Structureofanonlinearcontrollerwithcompensationforthebandwidthofthesubsystem[14](a)(b)(c)(d)FdropFwellVdropVwell=00<Vwell<VcritVdrop=VwellFnet=Fdrag+FwellVwell>VcritFdrag(Vcrit)>max(Vwell)VwellVwell圖16(a)速度為Vwell=0的一維勢(shì)井U(x)中具有速度為Vdrop的液滴示意圖；(b)液滴落在井底部；(c)液滴隨勢(shì)井的相對(duì)位置移動(dòng)；(d)液滴落后于勢(shì)井[42]Fig.16(a)SchematicdiagramofadropletwithvelocityVdropina1DpotentialwellU(x)withvelocityVwell=0;(b)dropletsettlesatthecentreofthepotentialwell;(c)dropletmoveswiththewellatarelativeposition;(d)dropletfallsbehindthepotentialwell[42]由于在低雷諾數(shù)的流體中，電磁鐵操控磁性液滴是異步的(即通電時(shí)間與磁場(chǎng)產(chǎn)生時(shí)間不同時(shí)發(fā)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]Y聚焦型微通道內(nèi)磁流體液滴的生成與調(diào)控[J]. 馬蕊,付濤濤,張沁丹,劉偲,朱春英,馬友光.  化工學(xué)報(bào). 2018(02)
[3]電場(chǎng)作用下微液滴變形和破裂的數(shù)值研究[J]. 崔于桐,王寧寧,劉海湖.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2017(07)
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博士論文
[1]鐵基磁性功能納米材料的制備、表征及性能研究[D]. 杜慶波.中國礦業(yè)大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3270524