液态金属的电动循环泵送机理及实验研究

发布时间：2021-12-11 16:37

　　微泵作为微流控芯片的跳动心脏,扮演着传输和分配流体的作用,被广泛应用于药物的输送与合成、微量流体供给和精确控制等场合。传统泵送方式主要以外接压力泵或蠕动泵为主,但具有结构复杂、工作电压高、尺寸大等缺点。而基于微流控芯片的微泵具有工作电压低、反应快、易于集成等优点,可为科学分析提供更方便的实验平台。然而不同驱动机制应用的范围不同,缺乏理想的微流体泵送方式是目前微流控器件应用发展的瓶颈。因此,本文基于镓铟锡液态金属（Galinstan,68.5%镓、21.5%铟和10%锡）的连续电润湿效应展开流体循环泵送的研究,并以此为基础,将金属橡胶与微流控技术结合进行粒子过滤实验的应用研究。分析了流体泵送与粒子过滤的机理,并对其进行建模与数值仿真模拟,设计并制作了微通道芯片结构,搭建了实验操作系统。以此为基础,进行了实验,实现了对不同流体的循环泵送和对聚苯乙烯小球的过滤。首先,分析了泵送流体的连续电润湿的机理:揭示了双电层的形成机理,推导了连续电润湿泵送流体的压力差的计算公式。分析了结合金属橡胶材料与介电泳效应进行粒子过滤的机理:阐述了金属橡胶材料的过滤特性,研究了粒子介电特性,并对其极化现象进行分析... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

芯片实验室与传统的实验研究方法相比，微流控芯片可以集成多个功能单元并完成

多科研人员围绕微泵展开了庞大的研究工作。根据结构的机械式和非机式微泵两大类，常见类型的微泵如图 1-2 所在结构上包含一个移动的边界或表面，以便按照预定的方；非机械式微泵，没有活动部件，泵送的动力来源是通过动能从而作为流体泵送的动力。

图 1-3 PDMS 热气驱动微泵类型的机械式微泵，如形状记忆合金式微泵具有驱动电压点，但该类微泵泵膜变形不易控制、响应慢，能量转换的的优点包括效率高、产热少等，但需要外接气动设备，体点。

【参考文献】：
期刊论文
[1]微流控技术在纳米药物输送系统中的应用[J]. 郭希颖,魏巍,王坚成,张强.  药学学报. 2017(10)
[2]微流控芯片技术研究概况及其应用进展[J]. 余明芬,曾洪梅,张桦,邱德文.  植物保护. 2014(04)
[3]0Cr18Ni9Ti金属橡胶过滤材料最大孔径研究[J]. 姜洪源,国亚东,陈照波,А. И. Белоусов.  稀有金属材料与工程. 2009(12)
[4]微流体驱动与控制技术[J]. 李清岭,陈令新.  化学进展. 2008(09)
[5]生物芯片的引擎——微泵[J]. 苏奇名,刘世炳,陈涛.  北京生物医学工程. 2006(06)

博士论文
[1]微粒与微流体交流电动操控机理及实验研究[D]. 任玉坤.哈尔滨工业大学 2011
[2]金属橡胶液体过滤特性及试验研究[D]. 国亚东.哈尔滨工业大学 2010

硕士论文
[1]基于新型3D电极的介电泳微粒分离微流控芯片研究[D]. 贾延凯.哈尔滨工业大学 2014



本文编号：3535014