本文關(guān)鍵詞：雙核復(fù)合液滴生成與滲透壓誘導(dǎo)內(nèi)核融合研究

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【摘要】：利用液滴微流控技術(shù)可生成納升尺度的液滴微反應(yīng)器,并以其為載體,進(jìn)行生物化學(xué)反應(yīng)。而如何誘導(dǎo)兩個(gè)或多個(gè)包含不同成分的液滴融合是實(shí)現(xiàn)液滴作為微反應(yīng)器的關(guān)鍵技術(shù)之一,復(fù)合液滴獨(dú)特的核殼式結(jié)構(gòu)能夠使內(nèi)核液滴與外界環(huán)境隔離,有效的保護(hù)內(nèi)核液滴中的成分免受外部環(huán)境的干擾,為納升級的生物化學(xué)反應(yīng)提供了較為理想的平臺;另外,雖然有關(guān)利用復(fù)合液滴作為微膠囊包裹樣品的研究有很多,但關(guān)于進(jìn)一步誘導(dǎo)復(fù)合液滴內(nèi)核融合的研究卻鮮有報(bào)道。本文以此為切入點(diǎn),針對液滴的形成以及滲透壓誘導(dǎo)雙核復(fù)合液滴內(nèi)核融合展開研究,對進(jìn)一步擴(kuò)大復(fù)合液滴的應(yīng)用具有重要意義。首先,綜述了液滴生成技術(shù)與應(yīng)用的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,闡述了液滴成形的基本理論,主要包括靜態(tài)流體柱破碎與動(dòng)態(tài)流體界面不穩(wěn)定性的相關(guān)理論;然后結(jié)合玻璃毛細(xì)管芯片的特點(diǎn),分析了滴狀與射流兩種液滴生成模式的主要成因以及液滴動(dòng)力學(xué)中相關(guān)無量綱參數(shù)對液滴形成的影響;建立了單乳液滴大小與臨界毛細(xì)數(shù)的關(guān)系,研究了三相流速對復(fù)合液滴大小、內(nèi)核數(shù)目的影響,為后續(xù)制備大小合適的雙核復(fù)合液滴提供一定的理論指導(dǎo)。其次,以理論分析為基礎(chǔ),采用相場法建立了基于玻璃毛細(xì)管芯片系統(tǒng)的單乳液滴生成模型,并針對兩相流速、外相粘度以及表面張力系數(shù)等因素進(jìn)行仿真,研究它們對液滴大小以及頻率的影響,與理論分析作對比,為實(shí)驗(yàn)研究復(fù)合液滴提供了一定的指導(dǎo)。最后,根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?設(shè)計(jì)并加工了兩種玻璃毛細(xì)管芯片,搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng);實(shí)驗(yàn)研究了三相流速對復(fù)合液滴大小、殼厚以及內(nèi)核數(shù)目的影響,驗(yàn)證理論分析的正確性;在實(shí)驗(yàn)研究三相流速對內(nèi)核數(shù)目影響的基礎(chǔ)上,制備具有滲透功能的雙核復(fù)合液滴,研究了滲透壓對雙核復(fù)合液滴內(nèi)核融合的影響,并驗(yàn)證了利用滲透壓誘導(dǎo)雙核復(fù)合液滴內(nèi)核融合作為微反應(yīng)器的可行性。
【關(guān)鍵詞】：微流控 玻璃毛細(xì)管芯片 復(fù)合液滴形成 內(nèi)核融合 滲透壓
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN492
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題來源9
• 1.2 課題的研究目的與意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.3.1 液滴生成技術(shù)11-12
• 1.3.2 液滴微流控技術(shù)的應(yīng)用12-16
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 基于玻璃毛細(xì)管芯片液滴成形機(jī)理18-31
• 2.1 引言18
• 2.2 液滴成形基本理論18-24
• 2.3 基于玻璃毛細(xì)管芯片系統(tǒng)的液滴尺寸研究24-27
• 2.3.1 單乳液滴尺寸研究24-26
• 2.3.2 單核復(fù)合液滴尺寸研究26-27
• 2.4 雙核及多核復(fù)合液滴形成條件27-29
• 2.5 本章小結(jié)29-31
• 第3章 基于玻璃毛細(xì)管芯片液滴形成仿真分析31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 仿真分析的方法及控制方程31-33
• 3.2.1 界面追蹤方法的選擇31-32
• 3.2.2 質(zhì)量、動(dòng)量控制方程32-33
• 3.3 仿真模型的建立及條件設(shè)置33-34
• 3.3.1 建立兩相流液滴生成模型33-34
• 3.3.2 仿真條件的設(shè)置34
• 3.4 仿真結(jié)果分析34-41
• 3.4.1 兩相流速對液滴生成的影響35-38
• 3.4.2 外相粘度對液滴生成的影響38-40
• 3.4.3 表面張力系數(shù)對液滴生成的影響40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 液滴生成微流控芯片設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)器材及材料42-43
• 4.3 玻璃毛細(xì)管芯片的設(shè)計(jì)加工43-50
• 4.3.1 單內(nèi)相通道玻璃毛細(xì)管芯片的加工43-47
• 4.3.2 雙內(nèi)相通道玻璃毛細(xì)管芯片的加工47-50
• 4.4 液滴微流控實(shí)驗(yàn)平臺的搭建50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 復(fù)合液滴生成與雙核復(fù)合液滴內(nèi)核融合實(shí)驗(yàn)研究52-65
• 5.1 引言52
• 5.2 復(fù)合液滴生成研究52-58
• 5.2.1 液滴的生成52-53
• 5.2.2 三相流量對復(fù)合液滴大小的影響53-56
• 5.2.3 三相流量對復(fù)合液滴內(nèi)核數(shù)目的影響56-58
• 5.3 滲透壓誘導(dǎo)雙核復(fù)合液滴內(nèi)核融合實(shí)驗(yàn)分析58-64
• 5.3.1 不同內(nèi)核成分雙核復(fù)合液滴的生成59
• 5.3.2 復(fù)合液滴滲透膨脹與內(nèi)核融合現(xiàn)象59-61
• 5.3.3 滲透壓對復(fù)合液滴內(nèi)核融合的影響61-62
• 5.3.4 滲透壓誘導(dǎo)實(shí)現(xiàn)微反應(yīng)器的研究62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文70-72
• 致謝72

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本文編號：546911