液滴微流控作為操控并利用微液滴進(jìn)行各種分析的新興技術(shù),因其混合效率高、傳熱效率高、交叉污染小以及所需樣品量少等優(yōu)點(diǎn)而在分析化學(xué)、組織工程以及單細(xì)胞分析等諸多生物化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。日益成熟和豐富的液滴微流控應(yīng)用對(duì)基礎(chǔ)的液滴制備技術(shù)提出了新的要求,主要包括大通量制備單分散液滴以及液滴成分結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化等問題。其中,臺(tái)階乳化（step emulsification）是一種由幾何形狀誘導(dǎo)拉普拉斯壓力差進(jìn)而自發(fā)形成液滴的微流控液滴制備方法,具有低剪切、對(duì)流量不敏感以及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易于集成的特點(diǎn),為上述問題的解決提供了可能。本文針對(duì)目前臺(tái)階乳化液滴制備方法和機(jī)理研究中的關(guān)鍵問題,提出了多通道相互作用的臺(tái)階乳化新方法,揭示了乳化單元間的協(xié)調(diào)作用以及機(jī)制轉(zhuǎn)變機(jī)理;進(jìn)一步通過電場(chǎng)控制多通道間的融合作用并建立了電融合臺(tái)階乳化的數(shù)學(xué)模型;首次研究了矩形截面通道中高度的不均勻性等問題對(duì)液滴形成過程的影響。相關(guān)研究成果對(duì)臺(tái)階乳化法的實(shí)際應(yīng)用具有重要的理論指導(dǎo)意義。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:（1）設(shè)計(jì)制作了基于微通道塑料薄膜的多通道臺(tái)階乳化液滴制備裝置,并搭建了電控制系統(tǒng)和微流控實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。根據(jù)臺(tái)階乳化液滴制備法的特點(diǎn),建... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：119 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
符號(hào)表
1 緒論
    1.1 前言
    1.2 臺(tái)階乳化液滴制備方法的研究進(jìn)展
        1.2.1 微流控液滴制備方法的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 臺(tái)階乳化液滴制備方法及應(yīng)用的研究進(jìn)展
        1.2.3 臺(tái)階乳化液滴制備機(jī)理的研究進(jìn)展
    1.3 目前存在的主要問題
    1.4 本文主要研究工作
2 臺(tái)階乳化液滴制備的實(shí)驗(yàn)裝置和模擬方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)裝置與材料
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置
        2.1.2 流體及其參數(shù)
        2.1.3 液滴尺寸表征方法
    2.2 臺(tái)階乳化數(shù)值模擬方法
        2.2.1 臺(tái)階乳化的數(shù)值計(jì)算模型
        2.2.2 幾何模型與計(jì)算設(shè)置
        2.2.3 數(shù)值模擬方法驗(yàn)證
    2.3 本章小結(jié)
3 基于集成多通道的臺(tái)階乳化液滴制備研究
    3.1 單通道臺(tái)階乳化液滴制備
        3.1.1 單通道臺(tái)階乳化的液滴形成過程
        3.1.2 單通道臺(tái)階乳化液滴的尺寸分析
        3.1.3 臺(tái)階乳化液滴制備的“dripping-jetting”轉(zhuǎn)變
    3.2 多通道液滴制備的交替式自協(xié)調(diào)現(xiàn)象及機(jī)理
        3.2.1 等流量條件下的交替式自協(xié)調(diào)
        3.2.2 不等流量條件下的交替式自協(xié)調(diào)
    3.3 臺(tái)階乳化中的碰撞融合及影響因素
        3.3.1 等流量條件下碰撞融合的同相自協(xié)調(diào)
        3.3.2 不等流量條件下的碰撞融合
        3.3.3 碰撞融合發(fā)生的臨界條件
    3.4 本章小結(jié)
4 電融合控制的多組分液滴制備機(jī)理及應(yīng)用
    4.1 電場(chǎng)參數(shù)對(duì)融合行為的影響
        3.1.1 電融合臺(tái)階乳化的液滴形成過程
        3.1.2 直流電壓的作用
        3.1.3 交流頻率的作用
    4.2 電融合臺(tái)階乳化液滴形成過程的數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 電融合臺(tái)階乳化過程的力學(xué)分析
        4.2.2 電融合臺(tái)階乳化液滴尺寸的數(shù)學(xué)模型
    4.3 電融合臺(tái)階乳化液滴制備的應(yīng)用
        4.3.1 超均勻液滴的制備
        4.3.2 層狀多組分液滴的制備
        4.3.3 臺(tái)階外融合技術(shù)及其在微反應(yīng)器中的應(yīng)用
        4.3.4 液滴列中的融合比控制
    4.4 本章小結(jié)
5 基于矩形截面通道的臺(tái)階乳化研究
    5.1 基于矩形截面微管的便攜化液滴制備方法研究
        5.1.1 矩形截面微管及其制備方法
        5.1.2 矩形截面微管中的液滴生成
        5.1.3 通道形貌對(duì)臺(tái)階乳化影響的數(shù)值研究
    5.2 基于矩形通道的濃度梯度器優(yōu)化設(shè)計(jì)
        5.2.1 二入口濃度梯度發(fā)生器
        5.2.2 三入口濃度梯度發(fā)生器
    5.3 臺(tái)階乳化制備濃度梯度液滴的數(shù)值研究
    5.4 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要工作總結(jié)
    6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    6.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介與攻讀博士期間取得的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]協(xié)同流動(dòng)對(duì)臺(tái)階乳化生成Janus液滴的影響研究[J]. 連嬌愿,鄭素霞,許忠斌,阮曉東.  分析化學(xué). 2020(01)



本文編號(hào)：3466436