殼聚糖-碳納米顆粒微膜孔隙率估計(jì)：基于溶質(zhì)運(yùn)輸?shù)难芯?/H1>
發(fā)布時間：2017-03-31 19:05
本文關(guān)鍵詞：殼聚糖-碳納米顆粒微膜孔隙率估計(jì)：基于溶質(zhì)運(yùn)輸?shù)难芯?/strong>，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：近年來,迅速發(fā)展的微流控技術(shù)不但促進(jìn)了生化分析儀器的快速更新?lián)Q代,也使得人工肝、腎等血液凈化裝置的微型化成為可能。半透膜是血液凈化裝置的核心。因此,在裝置中集成高性能半透膜成為微型化的關(guān)鍵。當(dāng)前,基于層流的界面反應(yīng)技術(shù)已被應(yīng)用在微芯片上制膜,但由于形成的膜的尺寸非常小,到目前為止,還沒有可靠的方法評估這種界面膜的關(guān)鍵性能參數(shù)一孔隙率。本文提出了一種基于溶質(zhì)輸運(yùn)的方法以便估計(jì)在微芯片上制成的膜的孔隙率。首先,基于光刻技術(shù),利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)加工了H-型微通道,通道主體長、寬、高分別約為5 mm、500μm.85μm。采用酸性殼聚糖溶液(pH=5)和添加碳納米顆粒的堿性緩沖液(pH=10)在微通道中聚合形成了殼聚糖-碳納米顆粒膜,并利用Matlab軟件分析了15、20和25分鐘形成微膜的厚度特征(沿著流動方向的厚度變化)。其次,建立了一個與孔隙率相關(guān)的傳質(zhì)輸運(yùn)模型以模擬跨膜的溶質(zhì)輸運(yùn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象假設(shè)了微膜的孔隙率與膜的位置呈線性關(guān)系。然后,采用逆流透析模式,進(jìn)行了尿素微透析實(shí)驗(yàn),獲得了給定時間內(nèi)兩個出口處的溶液流量,并用生化分析儀測定了出口溶液的尿素濃度。利用COMSOL軟件模擬尿素輸運(yùn),通過連續(xù)地改變孔隙率分布參數(shù),獲得了各種孔隙率分布情況下的兩個出口處的溶液流量和尿素濃度。當(dāng)模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差異最小時,即獲得了擬合的孔隙率分布。研究結(jié)果顯示,本文15、20和25分鐘形成的膜的平均孔隙率分別為0.356±0.050、0.242-±0.018和0.2354-0.009。最后,基于肌酐微透析實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所估計(jì)的孔隙率的正確性。本文為評估片上微型膜的性能參數(shù)提供了一種有效方法。
【關(guān)鍵詞】：孔隙率 界面膜 傳質(zhì)輸運(yùn) 微透析 微流控技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R459.5
【目錄】： - 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第1章 緒論10-20
- 1.1 研究背景及意義10-14
- 1.1.1 腎衰竭與血液透析10-11
- 1.1.2 血液透析核心—半透膜11-12
- 1.1.3 血液透析系統(tǒng)的微型化12-14
- 1.2 研究現(xiàn)狀14-18
- 1.2.1 微流控制膜技術(shù)14-16
- 1.2.2 微流控制膜材料—?dú)ぞ厶?/span>16-17
- 1.2.3 微膜性能關(guān)鍵參數(shù)—孔隙率17-18
- 1.3 本文研究內(nèi)容18-20
- 1.3.1 研究內(nèi)容18-19
- 1.3.2 文章結(jié)構(gòu)19-20
- 第2章 基于微流控技術(shù)界面膜的形成20-36
- 2.1 H-型微通道制作20-28
- 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料20
- 2.1.2 微流控芯片制備方法20-28
- 2.2 殼聚糖-碳納米顆粒界面膜形成28-31
- 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料28
- 2.2.2 配制溶液28-30
- 2.2.3 成膜方法30-31
- 2.3 結(jié)果與討論31-34
- 2.3.1 界面膜的形成31-32
- 2.3.2 界面膜的厚度分析32-34
- 2.3.3 成膜時間對平均厚度的影響34
- 2.4 本章小結(jié)34-36
- 第3章 界面膜孔隙率估計(jì)的傳質(zhì)模型36-42
- 3.1 幾何模型描述36-37
- 3.2 傳質(zhì)方程37-39
- 3.2.1 速度方程37-38
- 3.2.2 濃度方程38-39
- 3.2.3 邊界條件39
- 3.3 數(shù)值方法39-40
- 3.3.1 參數(shù)設(shè)置39
- 3.3.2 模擬策略39-40
- 3.4 本章小結(jié)40-42
- 第4章 孔隙率研究42-52
- 4.1 實(shí)驗(yàn)材料42
- 4.2 實(shí)驗(yàn)方法42-46
- 4.2.1 熒光素應(yīng)用分析實(shí)驗(yàn)42-43
- 4.2.2 尿素微透析實(shí)驗(yàn)43-45
- 4.2.3 肌酐微透析實(shí)驗(yàn)45-46
- 4.3 孔隙率估計(jì)結(jié)果與討論46-50
- 4.3.1 熒光素對溶質(zhì)濃度測量的影響46-47
- 4.3.2 孔隙率分布參數(shù)估計(jì)過程47-48
- 4.3.3 孔隙率分布參數(shù)及平均孔隙率48-49
- 4.3.4 界面膜孔隙率驗(yàn)證49-50
- 4.4 本章小結(jié)50-52
- 第5章 總結(jié)與展望52-56
- 5.1 總結(jié)52-53
- 5.2 展望53-56
- 參考文獻(xiàn)56-64
- 致謝64-66
- 在讀時期發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果66
【相似文獻(xiàn)】
中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條
1 桑卓;陳湘濤;于麗娜;毛艷;金華;;PFMC表面處理對鎳鉻合金鍍金層Ni離子孔隙率的研究[J];黑龍江醫(yī)藥科學(xué);2008年06期
2 李德源,陳海斌,劉占芳,肖凱;直接法與統(tǒng)計(jì)法測試松質(zhì)骨孔隙率的比較研究[J];第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期
3 ;[J];;年期
中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 任明法;黃其忠;陳浩然;;復(fù)合材料成型工藝中的孔隙發(fā)展規(guī)律[A];第17屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議（復(fù)合材料制造技術(shù)與設(shè)備分論壇）論文集[C];2012年
2 于雅琳;葉金蕊;劉奎;于光;;碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料孔隙率控制及預(yù)測研究[A];第十四屆中國科協(xié)年會第11分會場：低成本、高性能復(fù)合材料發(fā)展論壇論文集[C];2012年
3 何彬;;土壤孔隙率與濕度對氡發(fā)射影響研究[A];中華醫(yī)學(xué)會放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)學(xué)分會第三次全中國青年學(xué)術(shù)交流會論文摘要匯編[C];2001年
4 秦宣云;崔彩虹;谷成玲;鄭洲順;;雙重分形多孔介質(zhì)孔隙率的研究[A];第十二屆中國體視學(xué)與圖像分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年
5 馬雯;劉福順;;孔隙及分層缺陷對玻璃纖維復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年
6 潘坤R，
本文編號：279971
本文鏈接：http://sikaile.net/linchuangyixuelunwen/279971.html
本文關(guān)鍵詞：殼聚糖-碳納米顆粒微膜孔隙率估計(jì)：基于溶質(zhì)運(yùn)輸?shù)难芯?/strong>，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】：近年來,迅速發(fā)展的微流控技術(shù)不但促進(jìn)了生化分析儀器的快速更新?lián)Q代,也使得人工肝、腎等血液凈化裝置的微型化成為可能。半透膜是血液凈化裝置的核心。因此,在裝置中集成高性能半透膜成為微型化的關(guān)鍵。當(dāng)前,基于層流的界面反應(yīng)技術(shù)已被應(yīng)用在微芯片上制膜,但由于形成的膜的尺寸非常小,到目前為止,還沒有可靠的方法評估這種界面膜的關(guān)鍵性能參數(shù)一孔隙率。本文提出了一種基于溶質(zhì)輸運(yùn)的方法以便估計(jì)在微芯片上制成的膜的孔隙率。首先,基于光刻技術(shù),利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)加工了H-型微通道,通道主體長、寬、高分別約為5 mm、500μm.85μm。采用酸性殼聚糖溶液(pH=5)和添加碳納米顆粒的堿性緩沖液(pH=10)在微通道中聚合形成了殼聚糖-碳納米顆粒膜,并利用Matlab軟件分析了15、20和25分鐘形成微膜的厚度特征(沿著流動方向的厚度變化)。其次,建立了一個與孔隙率相關(guān)的傳質(zhì)輸運(yùn)模型以模擬跨膜的溶質(zhì)輸運(yùn),并根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象假設(shè)了微膜的孔隙率與膜的位置呈線性關(guān)系。然后,采用逆流透析模式,進(jìn)行了尿素微透析實(shí)驗(yàn),獲得了給定時間內(nèi)兩個出口處的溶液流量,并用生化分析儀測定了出口溶液的尿素濃度。利用COMSOL軟件模擬尿素輸運(yùn),通過連續(xù)地改變孔隙率分布參數(shù),獲得了各種孔隙率分布情況下的兩個出口處的溶液流量和尿素濃度。當(dāng)模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的差異最小時,即獲得了擬合的孔隙率分布。研究結(jié)果顯示,本文15、20和25分鐘形成的膜的平均孔隙率分別為0.356±0.050、0.242-±0.018和0.2354-0.009。最后,基于肌酐微透析實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了所估計(jì)的孔隙率的正確性。本文為評估片上微型膜的性能參數(shù)提供了一種有效方法。
【關(guān)鍵詞】：孔隙率 界面膜 傳質(zhì)輸運(yùn) 微透析 微流控技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R459.5
【目錄】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-10
- 第1章 緒論10-20
- 1.1 研究背景及意義10-14
- 1.1.1 腎衰竭與血液透析10-11
- 1.1.2 血液透析核心—半透膜11-12
- 1.1.3 血液透析系統(tǒng)的微型化12-14
- 1.2 研究現(xiàn)狀14-18
- 1.2.1 微流控制膜技術(shù)14-16
- 1.2.2 微流控制膜材料—?dú)ぞ厶?/span>16-17
- 1.2.3 微膜性能關(guān)鍵參數(shù)—孔隙率17-18
- 1.3 本文研究內(nèi)容18-20
- 1.3.1 研究內(nèi)容18-19
- 1.3.2 文章結(jié)構(gòu)19-20
- 第2章 基于微流控技術(shù)界面膜的形成20-36
- 2.1 H-型微通道制作20-28
- 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料20
- 2.1.2 微流控芯片制備方法20-28
- 2.2 殼聚糖-碳納米顆粒界面膜形成28-31
- 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料28
- 2.2.2 配制溶液28-30
- 2.2.3 成膜方法30-31
- 2.3 結(jié)果與討論31-34
- 2.3.1 界面膜的形成31-32
- 2.3.2 界面膜的厚度分析32-34
- 2.3.3 成膜時間對平均厚度的影響34
- 2.4 本章小結(jié)34-36
- 第3章 界面膜孔隙率估計(jì)的傳質(zhì)模型36-42
- 3.1 幾何模型描述36-37
- 3.2 傳質(zhì)方程37-39
- 3.2.1 速度方程37-38
- 3.2.2 濃度方程38-39
- 3.2.3 邊界條件39
- 3.3 數(shù)值方法39-40
- 3.3.1 參數(shù)設(shè)置39
- 3.3.2 模擬策略39-40
- 3.4 本章小結(jié)40-42
- 第4章 孔隙率研究42-52
- 4.1 實(shí)驗(yàn)材料42
- 4.2 實(shí)驗(yàn)方法42-46
- 4.2.1 熒光素應(yīng)用分析實(shí)驗(yàn)42-43
- 4.2.2 尿素微透析實(shí)驗(yàn)43-45
- 4.2.3 肌酐微透析實(shí)驗(yàn)45-46
- 4.3 孔隙率估計(jì)結(jié)果與討論46-50
- 4.3.1 熒光素對溶質(zhì)濃度測量的影響46-47
- 4.3.2 孔隙率分布參數(shù)估計(jì)過程47-48
- 4.3.3 孔隙率分布參數(shù)及平均孔隙率48-49
- 4.3.4 界面膜孔隙率驗(yàn)證49-50
- 4.4 本章小結(jié)50-52
- 第5章 總結(jié)與展望52-56
- 5.1 總結(jié)52-53
- 5.2 展望53-56
- 參考文獻(xiàn)56-64
- 致謝64-66
- 在讀時期發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果66
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1 桑卓;陳湘濤;于麗娜;毛艷;金華;;PFMC表面處理對鎳鉻合金鍍金層Ni離子孔隙率的研究[J];黑龍江醫(yī)藥科學(xué);2008年06期
2 李德源,陳海斌,劉占芳,肖凱;直接法與統(tǒng)計(jì)法測試松質(zhì)骨孔隙率的比較研究[J];第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào);2001年02期
3 ;[J];;年期
中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條
1 任明法;黃其忠;陳浩然;;復(fù)合材料成型工藝中的孔隙發(fā)展規(guī)律[A];第17屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議（復(fù)合材料制造技術(shù)與設(shè)備分論壇）論文集[C];2012年
2 于雅琳;葉金蕊;劉奎;于光;;碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料孔隙率控制及預(yù)測研究[A];第十四屆中國科協(xié)年會第11分會場：低成本、高性能復(fù)合材料發(fā)展論壇論文集[C];2012年
3 何彬;;土壤孔隙率與濕度對氡發(fā)射影響研究[A];中華醫(yī)學(xué)會放射醫(yī)學(xué)與防護(hù)學(xué)分會第三次全中國青年學(xué)術(shù)交流會論文摘要匯編[C];2001年
4 秦宣云;崔彩虹;谷成玲;鄭洲順;;雙重分形多孔介質(zhì)孔隙率的研究[A];第十二屆中國體視學(xué)與圖像分析學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年
5 馬雯;劉福順;;孔隙及分層缺陷對玻璃纖維復(fù)合材料力學(xué)性能影響的研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年
6 潘坤R，
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