【摘要】：近年來,基于微納米技術(shù)的微納米流體系統(tǒng)發(fā)展十分迅猛,在機械、生物、醫(yī)學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)等諸多領(lǐng)域獲得了突出的成果。微納米流體系統(tǒng)內(nèi)的流體在微納米尺度下,會受到某些在宏觀尺度下可以被忽略的固-液界面表面性質(zhì)的影響,在這些性質(zhì)中,滑移條件是影響微納米流體系統(tǒng)中流體阻力的一個重要因素,已經(jīng)得到了世界范圍內(nèi)學(xué)者的普遍關(guān)注和研究。然而在微納米尺度下,特別是在比較粗糙的表面上,表面粗糙度為邊界滑移的界定和測量帶來了諸多困難。目前,有研究認為表面粗糙度可直接影響邊界滑移,同時也有研究認為二者并無直接關(guān)聯(lián)。針對以上問題,本文對粗糙表面的邊界滑移進行了詳細的研究:首先,理論上分析了表面粗糙度對邊界滑移測量結(jié)果的影響機理,建立了基于CP-AFM法測量邊界滑移長度方法的理論模型,明確了Cassie態(tài)和Wenzel態(tài)下粗糙表面邊界滑移長度測量基準(zhǔn)面的界定標(biāo)準(zhǔn),并提出了基于CPAFM法粗糙表面Wenzel態(tài)下邊界滑移的測量誤差消除方法;在此基礎(chǔ)上,通過有限元仿真得到了Wenzel態(tài)下不同表面粗糙度表面邊界滑移長度的理論值,及其與測量值之間的差異,證實了消除測量誤差方法的理論分析是正確的;然后利用原子力顯微鏡對粗糙表面的邊界滑移長度進行了測量,得到了Wenzel態(tài)下相同表面粗糙度邊界滑移長度的實驗測量值,并對實驗測量值采用提出的誤差消除方法進行修正,并與仿真得到的理論值對比,驗證了提出的測量誤差消除方法確實有效,有助于提高基于CP-AFM的粗糙表面邊界滑移長度的測量精度。該課題的研究內(nèi)容具有非常廣泛的應(yīng)用前景,例如微流體器件——“芯片實驗室”(Lab-on-a-chip)要求能夠?qū)ξ⒘苛黧w進行精準(zhǔn)復(fù)雜的操作,諸如化學(xué)反應(yīng)、微量分析、分離及混合微量流體等,這時流體在微通道內(nèi)流動的過程中是否有邊界滑移發(fā)生,邊界滑移對流動會有什么影響就顯得舉足輕重,因為在這些系統(tǒng)當(dāng)中,含有藥品或化學(xué)試劑的溶液在微納米通道內(nèi)的通暢、快速、準(zhǔn)確的傳送有著非常重要的現(xiàn)實意義。
【圖文】：

圖 1-1 非邊界滑移與邊界滑移速度場示意圖內(nèi)容具有非常廣泛的應(yīng)用前景，例如微藥物制備等諸多領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。——“芯片實驗室”（Lab-on-a-chip）要作，諸如化學(xué)反應(yīng)、微量分析、分離及混”的諸多優(yōu)點，如體積小，精度高，自成和批量生產(chǎn)，使得其在生物醫(yī)學(xué)、化有十分廣泛的應(yīng)用，如在微型醫(yī)學(xué)檢測和中的靶向給藥、微創(chuàng)治療、基因分析等微通道內(nèi)流動的過程中是否有邊界滑移就顯得舉足輕重，因為含有藥品或化學(xué)快速、準(zhǔn)確的傳送有著非常重要的現(xiàn)實善表面粗糙度對邊界滑移測量的影響機從而準(zhǔn)確的測量固-液界面的滑移長度進系統(tǒng)發(fā)展乃至微納米技術(shù)的突破，具有

M、SFA、PIV 等方法常被用來測量邊界滑移的大做簡單介紹。子動力學(xué)（MD）仿真 分子動力學(xué)仿真（Mol利用計算機軟件對分子層級的多種相互作用進行與科學(xué)發(fā)展提供一個很好的研究基礎(chǔ)。其中固-液理論模型可以參考，如 Lennard-Jones 法則、Y等[18]。在這方面的應(yīng)用如 Chen 等人利用分子動著粗糙度的增加而減小[27]。力測量儀（SFA） 表面力測量儀（Surface fo利用兩個表面接觸時，懸臂梁產(chǎn)生的撓度進行測測量邊界滑移長度的示意圖。圖中兩個圓柱體互已知彈性系數(shù)的彈簧固定，另一個與壓電陶瓷傳能精確測量 10mN 以上的力，接觸面積的數(shù)量級于納米尺度的測量[28]，，而且它的應(yīng)用范圍很局限
【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】：2017
【分類號】：O647;TB383.1

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本文編號：2519829