液滴微流控系統(tǒng)具有微型化、區(qū)室化、并行化等獨特優(yōu)點,是微流體研究的一個重要分支,其基本操作包括液滴的融合、分裂、篩選等。液滴分裂可以提高液滴的產(chǎn)量,增強液滴的可操作性和靈活性,具有重要研究價值。在傳統(tǒng)的矩形通道截面,T型或Y型分裂結(jié)構(gòu)中,進行分裂的主要是最大長度大于通道寬度的“柱塞流狀”液滴,而對于體積較小“球狀”液滴難以進行有效可控的分裂。因此,本文通過毛細玻璃管與PDMS通道的結(jié)合設(shè)計了一種錐形微通道結(jié)構(gòu),實現(xiàn)“球狀”液滴的高效多比例分裂。首先,分析了錐形微結(jié)構(gòu)內(nèi)液滴分裂的機理。闡述了微通道內(nèi)的液滴動力學(xué)理論和傳統(tǒng)的液滴分裂理論,建立了錐形微結(jié)構(gòu)通道中液滴分裂的三維仿真模型,通過數(shù)值模擬方法仿真分析了液滴的分裂過程,并根據(jù)通道內(nèi)空間流場分布的仿真分析了液滴分裂的機理,為后續(xù)研究分析提供理論基礎(chǔ)。其次,確定出口通道截面的體積流量比作為影響錐形微結(jié)構(gòu)內(nèi)液滴分裂的主要流體參數(shù),將分裂后子液滴的直徑比與體積比作為液滴分裂體積分配現(xiàn)象的表征。通過仿真分析不同流量比、錐形管伸入主通道深度、錐形口直徑、液滴初始大小等流體與結(jié)構(gòu)參數(shù)對液滴分裂行為的影響,并總結(jié)其影響規(guī)律。再次,基于仿真結(jié)果設(shè)計并加... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省211工程院校985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

液滴分裂的應(yīng)用[11,13,14]

圖 1-2 電場控制液滴分裂圖[15]學(xué)的李華俊[16]通過實驗分別研究了有無磁場情況下，通道分岔口的分裂過程，探究了磁場強度和兩相流流過程的影響。于溫度場的液滴分裂[17]則使用 PMMA 加工微流體芯片，用 CO2激光器在一條分支周圍加工出空氣間隙，并在其中纏上金屬絲于馬朗戈尼效應(yīng)，隨著溫度的升高，流體阻力降低，不對稱的形變并分裂成大小不等的子液滴，液滴的分。在此基礎(chǔ)上，Yap 等[18]用 PDMS 微通道和刻蝕有薄感器的玻璃片制作了熱介導(dǎo)控制的液滴分裂裝置，在圍內(nèi)驗證了液滴的可控分裂，可用于含有生物樣品的d 等[19]通過聚焦氫離子激光在母液滴的局部位置進行選大小和聚焦時間的長短決定了加熱的溫度。如圖 1-3應(yīng)，隨著溫度的升高，表面張力增加，使得母液滴局

學(xué)的李華俊[16]通過實驗分別研究了有無磁場情況下通道分岔口的分裂過程，探究了磁場強度和兩相流流過程的影響。溫度場的液滴分裂[17]則使用 PMMA 加工微流體芯片，用 CO2激光器在一條分支周圍加工出空氣間隙，并在其中纏上金屬絲于馬朗戈尼效應(yīng)，隨著溫度的升高，流體阻力降低，不對稱的形變并分裂成大小不等的子液滴，液滴的分。在此基礎(chǔ)上，Yap 等[18]用 PDMS 微通道和刻蝕有薄感器的玻璃片制作了熱介導(dǎo)控制的液滴分裂裝置，圍內(nèi)驗證了液滴的可控分裂，可用于含有生物樣品的 等[19]通過聚焦氫離子激光在母液滴的局部位置進行大小和聚焦時間的長短決定了加熱的溫度。如圖 1-應(yīng)，隨著溫度的升高，表面張力增加，使得母液滴局別處，從而實現(xiàn)母液滴的不對稱分裂。

【參考文獻】：
博士論文
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碩士論文
[1]基于雙乳液滴的導(dǎo)向性微膠囊制備及內(nèi)核可控釋放研究[D]. 趙艷鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2018
[2]基于誘導(dǎo)電荷電滲聚集與介電泳偏移的顆粒分離研究[D]. 陳曉明.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2017
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[4]微液滴行為操控的實驗研究[D]. 廖梅香.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2016
[5]微通道內(nèi)磁流體液滴生成及破裂行為的磁力調(diào)控[D]. 李華俊.天津大學(xué) 2016
[6]微通道內(nèi)液滴成型與分裂的模擬研究[D]. 汪青青.安徽工業(yè)大學(xué) 2016
[7]基于PCB的微流控芯片的制備及其在液滴操控中的應(yīng)用[D]. 封海清.東南大學(xué) 2015
[8]Y型分岔微通道內(nèi)氣泡/液滴破裂行為的研究[D]. 叢振霞.天津大學(xué) 2014
[9]基于微流控芯片的液滴分離方法與實驗研究[D]. 張鵬翼.河北工業(yè)大學(xué) 2014
[10]微流控中液滴的形成與操縱機理及其實驗研究[D]. 于帥.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013



本文編號：3637936