【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(jī)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(huì)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(gè)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(cè)量帶來了諸多困難。目前,有研究認(rèn)為表面粗糙度可直接影響邊界滑移,同時(shí)也有研究認(rèn)為二者并無直接關(guān)聯(lián)。針對(duì)以上問題,本文對(duì)粗糙表面的邊界滑移進(jìn)行了詳細(xì)的研究:首先,理論上分析了表面粗糙度對(duì)邊界滑移測(cè)量結(jié)果的影響機(jī)理,建立了基于CP-AFM法測(cè)量邊界滑移長(zhǎng)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(zhǎng)度測(cè)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(cè)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(zhǎng)度的理論值,及其與測(cè)量值之間的差異,證實(shí)了消除測(cè)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(duì)粗糙表面的邊界滑移長(zhǎng)度進(jìn)行了測(cè)量,得到了Wenzel態(tài)下相同表面粗糙度邊界滑移長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值,并對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量值采用提出的誤差消除方法進(jìn)行修正,并與仿真得到的理論值對(duì)比,驗(yàn)證了提出的測(cè)量誤差消除方法確實(shí)有效,有助于提高基于CP-AFM的粗糙表面邊界滑移長(zhǎng)度的測(cè)量精度。該課題的研究?jī)?nèi)容具有非常廣泛的應(yīng)用前景,例如微流體器件——“芯片實(shí)驗(yàn)室”(Lab-on-a-chip)要求能夠?qū)ξ⒘苛黧w進(jìn)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(shí)流體在微通道內(nèi)流動(dòng)的過程中是否有邊界滑移發(fā)生,邊界滑移對(duì)流動(dòng)會(huì)有什么影響就顯得舉足輕重,因?yàn)樵谶@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(shí)意義。
【圖文】：

圖 1-1 非邊界滑移與邊界滑移速度場(chǎng)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)，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(cè)和中的靶向給藥、微創(chuàng)治療、基因分析等微通道內(nèi)流動(dòng)的過程中是否有邊界滑移就顯得舉足輕重，因?yàn)楹兴幤坊蚧瘜W(xué)快速、準(zhǔn)確的傳送有著非常重要的現(xiàn)實(shí)善表面粗糙度對(duì)邊界滑移測(cè)量的影響機(jī)從而準(zhǔn)確的測(cè)量固-液界面的滑移長(zhǎng)度進(jìn)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(cè)量邊界滑移的大做簡(jiǎn)單介紹。子動(dòng)力學(xué)（MD）仿真 分子動(dòng)力學(xué)仿真（Mol利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)分子層級(jí)的多種相互作用進(jìn)行與科學(xué)發(fā)展提供一個(gè)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(dòng)著粗糙度的增加而減小[27]。力測(cè)量?jī)x（SFA） 表面力測(cè)量?jī)x（Surface fo利用兩個(gè)表面接觸時(shí)，懸臂梁產(chǎn)生的撓度進(jìn)行測(cè)測(cè)量邊界滑移長(zhǎng)度的示意圖。圖中兩個(gè)圓柱體互已知彈性系數(shù)的彈簧固定，另一個(gè)與壓電陶瓷傳能精確測(cè)量 10mN 以上的力，接觸面積的數(shù)量級(jí)于納米尺度的測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O647;TB383.1

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本文編號(hào)：2519829