微流控是處理或操縱微量流體的技術(shù)。微流控技術(shù)在微納米材料的制備方面具有眾多優(yōu)勢(shì),進(jìn)而使其逐漸成為制造微納米球的主要方法。Janus微球由兩種或更多種不同的材料組成,由于它的雙相特性,使其在許多領(lǐng)域有著一定的應(yīng)用前景。在利用微流控技術(shù)制備Janus顆粒的報(bào)道中,具有顏色各向異性的Janus微球由于其優(yōu)異的光學(xué)性能和由磁性材料制成的Janus微球因其磁致驅(qū)動(dòng)特性均引起了廣泛的關(guān)注。然而,對(duì)于感溫-磁性雙響應(yīng)Janus微球仍缺乏相關(guān)報(bào)道,其能在定向驅(qū)動(dòng)和感知外界溫度領(lǐng)域有一定的應(yīng)用前景。此外,其低溫響應(yīng)的彩色可視化顯示領(lǐng)域和磁-熱變色耦合機(jī)制都尚待深入細(xì)致地研究。本文利用制備的微流控芯片搭建了制備丙烯酰胺液滴和聚丙烯酰胺微球的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),詳細(xì)探究了液滴大小與Qc、Qd的關(guān)系、液滴和顆粒的大小關(guān)系;并制備了聚丙烯酰胺微球、感溫、磁性聚丙烯酰胺微球、感溫-磁性聚丙烯酰胺Janus微球,并對(duì)多功能聚丙烯酰胺微球的性能進(jìn)行了表征;最后,基于Janus球的磁性和感溫特性,設(shè)計(jì)了一種彩色顯示器。本文的主要包含以下研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.搭建了液滴微流控平臺(tái)。利用軟光刻法,制備了一種無喉部的流動(dòng)聚焦PDMS微流控芯片。建立了易操控、成本低的丙烯酰胺液滴、聚丙烯酰胺顆粒加工平臺(tái)。制備了不同尺寸的液滴和顆粒,研究了不同情況下液滴、顆粒的尺寸,同時(shí)探究了丙烯酰胺液滴的形成機(jī)理。Qc/Qd不變時(shí),隨著Qd的增加,液滴和顆粒的長度逐漸減小。Qd固定時(shí),它們的長度隨著Qc/Qd的增加而逐漸減小。2.制備多功能聚丙烯酰胺顆粒。搭建了多功能聚丙烯酰胺顆粒制備平臺(tái)。引入熱致變色顆粒制備感溫聚丙烯酰胺微球;引入Fe3O4顆粒制備磁性聚丙烯酰胺微球。利用永磁鐵陣列制備感溫-磁性聚丙烯酰胺Janus微球,使其具有磁性和感溫變色特性,和兩種對(duì)應(yīng)的顏色。這三種微球大小均勻,粒徑約為170 μm。3.表征多功能聚丙烯酰胺微球性能并制作一種彩色顯示器。觀測(cè)多功能聚丙烯酰胺微球的性能,主要包括磁學(xué)性能和感溫變色性能。在5 ℃,15℃,25℃,35 ℃,45 ℃時(shí),混合Janus微球的顏色分別為紅色,粉紅色,深藍(lán)色,淡藍(lán)色和白色。Janus微球會(huì)隨著磁場方向的改變而轉(zhuǎn)動(dòng)�；贘anus微球的磁性和感溫特性,通過控制磁場方向和外界溫度設(shè)計(jì)了一種彩色顯示器。這種顯示器在磁場的控制下可以顯示出特定的圖案,文中設(shè)計(jì)為“USTC”。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ317
【部分圖文】：

圖１．１邋（ａ）微流控Ｆ＞ＤＭＳ芯片ｌ３２］；邋（ｂ）復(fù)雜微流控芯片裝置ＰＩ逡逑圖１．１邋（ａ）所示［３２］的是一個(gè)典型的ＰＤＭＳ微流控芯片，它實(shí)現(xiàn)了集成波導(dǎo)逡逑功能。圖１．１（ｂ）所示的是一個(gè)復(fù)雜微流控裝置１３３］，該芯片大小只有幾平方厘米，逡逑由硅膠和玻璃組成，管道較為復(fù)雜，包括高密度的氣動(dòng)閥，這是一個(gè)用于研究微逡逑生物種群生長的微流體恒化器。除此之外，微流控芯片還可以形成氣泡并控制其逡逑大�。▓D１．２），在流動(dòng)聚焦裝置中，液體流夾住氣態(tài)螺紋可以產(chǎn)生單分散氣泡，逡逑氣泡的大小和它們形成的頻率由液體的流速和施加到氣體上的壓力控制［３４］。逡逑（ａ）邐ｐ邐ｆｋ逡逑Ｉｋｊｕｋｈ＾邋邐＊—逡逑ＷｔＷｒＷｆｆｌＷ逡逑圖１．２產(chǎn)生氣泡的微流控芯片［３４］逡逑微流控技術(shù)在醫(yī)療和診斷系統(tǒng)的應(yīng)用越來越受到重視，圖１．３所示芯片可以逡逑用于免疫測(cè)定，其簡單、低廉且易于操作，可以在資源貧瘠的環(huán)境中加以應(yīng)用，逡逑這個(gè)芯片裝置上的螺釘（虛線處）作為簡單的手動(dòng)操作閥門，綠色水表示通道［３５：１。逡逑１０逡逑

逑１邋＿Ｂ�！瑰义蠄D１．３用于免疫測(cè)定的微流控芯片ｌ３５〗逡逑ＰＤＭＳ的生物相容性使得其在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域有很多應(yīng)用。圖１．４邋（ａ）所示逡逑的微流控芯片被用來培養(yǎng)腎上皮細(xì)胞［％。利用微流控芯片還可以重建肝臟微結(jié)逡逑構(gòu)（圖１．４邋（ｂ）），該微系統(tǒng)的功能單元由中央肝細(xì)胞培養(yǎng)室和周圍營養(yǎng)物流動(dòng)通逡逑道組成，營養(yǎng)物流動(dòng)通道由微制造的屏障結(jié)構(gòu)分隔，且屏障通道寬度約為２邋ｐｍ，逡逑模擬了肝細(xì)胞和肝細(xì)胞之間的高滲透內(nèi)皮屏障。這種仿生裝置非常接近真實(shí)的肝逡逑竇中營養(yǎng)物和廢物的運(yùn)輸，并為分化狀態(tài)下的原代肝細(xì)胞維持更為有利的環(huán)境。逡逑圖１．４邋（ｃ）所示的微流控裝置被用來研宄腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞之間的異型相互作逡逑用，其允許細(xì)胞在通過填充有３Ｄ原凝膠的支架通道（粉色通道）連接的兩個(gè)單逡逑獨(dú)的微通道中培養(yǎng)�？梢愿玫乩斫庵匾募膊∵^程，例如癌癥進(jìn)展期間的血管逡逑生成和癌細(xì)胞侵襲。逡逑Ｉ邐ｒ：逡逑Ｓ￡ｒ＞ａ0ｔｒ＞６；ｉａ；邐＞Ａｃｆ0１Ｕ＊ｄｋ：逡逑ｃＨ邋ｂａｒ＾邋Ｅ＊３６ＰＩ邋■邋Ｉ邋ＢＬ邐：逡逑｜Q7W一W逡逑圖１．４應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域的微流控芯片逡逑綜上，微流控芯片具有操作簡易、加工迅速、精度高、成本低廉等特點(diǎn)，使逡逑其能夠廣泛使用。更為重要地是，微流控芯片小型化和平面化使得生物、化學(xué)過逡逑１１逡逑

１邋＿Ｂ�！瑰义蠄D１．３用于免疫測(cè)定的微流控芯片ｌ３５〗逡逑ＰＤＭＳ的生物相容性使得其在細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域有很多應(yīng)用。圖１．４邋（ａ）所示逡逑的微流控芯片被用來培養(yǎng)腎上皮細(xì)胞［％。利用微流控芯片還可以重建肝臟微結(jié)逡逑構(gòu)（圖１．４邋（ｂ）），該微系統(tǒng)的功能單元由中央肝細(xì)胞培養(yǎng)室和周圍營養(yǎng)物流動(dòng)通逡逑道組成，營養(yǎng)物流動(dòng)通道由微制造的屏障結(jié)構(gòu)分隔，且屏障通道寬度約為２邋ｐｍ，逡逑模擬了肝細(xì)胞和肝細(xì)胞之間的高滲透內(nèi)皮屏障。這種仿生裝置非常接近真實(shí)的肝逡逑竇中營養(yǎng)物和廢物的運(yùn)輸，并為分化狀態(tài)下的原代肝細(xì)胞維持更為有利的環(huán)境。逡逑圖１．４邋（ｃ）所示的微流控裝置被用來研宄腫瘤細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞之間的異型相互作逡逑用，其允許細(xì)胞在通過填充有３Ｄ原凝膠的支架通道（粉色通道）連接的兩個(gè)單逡逑獨(dú)的微通道中培養(yǎng)�？梢愿玫乩斫庵匾募膊∵^程，例如癌癥進(jìn)展期間的血管逡逑生成和癌細(xì)胞侵襲。逡逑Ｉ邐ｒ：逡逑Ｓ￡ｒ＞ａ0ｔｒ＞６；ｉａ；邐＞Ａｃｆ0１Ｕ＊ｄｋ：逡逑ｃＨ邋ｂａｒ＾邋Ｅ＊３６ＰＩ邋■邋Ｉ邋ＢＬ邐：逡逑｜Q7W一W逡逑圖１．４應(yīng)用于生物學(xué)領(lǐng)域的微流控芯片逡逑綜上，微流控芯片具有操作簡易、加工迅速、精度高、成本低廉等特點(diǎn)，使逡逑其能夠廣泛使用。更為重要地是，微流控芯片小型化和平面化使得生物、化學(xué)過逡逑１１逡逑

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本文編號(hào)：2807682