液体微混技术及其在贵金属复合纳米材料自组装中的应用

发布时间：2024-12-11 23:02

　　流体是物质的重要存在形式,微混合和微流控技术是在微米尺度空间里对流体进行混合和操控的研究。与普通大量溶液的反应相比,微混合和微流控技术具有其独特而又明显的优势。但是,在如此狭小的微通道内、雷诺系数非常小的情况下,如何实现对微液滴的操控、如何提高微通道内的混合效率和如何将微混合技术应用于复合纳米材料的自组装领域成为科学家们的研究重点。因此,本论文针对这些问题开展了详细的研究。利用有限空间等离子体氧化自组装膜的方法,以简单易购的载玻片和盖玻片为载体,利用材料表面亲疏水性成分的浓度差可以驱动微液滴运动的原理,实现了在敞开的具有化学成分梯度表面的微芯片上对微液滴流动的控制研究。该方法能够良好的控制所制备的化学成分梯度表面的深度和长度等性质。通过计算,可以得到,本实验中微液滴移动的最大速度是0.64 mm/s,对应的化学梯度表面的接触角为70°。该方法操作简便灵活,使用材料价廉易购,重现性非常好,在生物分析领域有广泛的应用前景。基于微通道内的单乳液方法,以含有碳酸氢铵、纳米金棒和海藻酸钠的水溶液为分散相,以含有钙离子的十一醇溶液为连续相,成功制备出大小可控的具有海藻酸钙聚合物外壳的水相微液滴(30...

【文章页数】：139 页

【学位级别】：博士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 微液滴的操控和制备
        1.1.2 微混合技术
    1.2 微混合技术的国内外发展现状
        1.2.1 敞开的和封闭的微芯片中微液滴操控的发展现状
        1.2.2 微混合技术的发展现状
        1.2.3 微混合技术在形貌可控的材料合成方面的发展现状
        1.2.4 微混合技术应用于材料自组装方面的发展现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 实验原料与研究方法
    2.1 实验原料及仪器设备
        2.1.1 实验原料与试剂
        2.1.2 实验仪器及设备
    2.2 实验方法
        2.2.1 自组装膜基底的组装方法
        2.2.2 纳米粒子的合成方法
        2.2.3 微流控芯片的制备
    2.3 材料物理性能表征
        2.3.1 显微镜表征分析
        2.3.2 光谱分析
        2.3.3 基底材料亲疏水性分析
    2.4 研究流体的重要参数和基本概念
    2.5 微混合性能的表征技术和观测方法
        2.5.1 微混合性能的表征技术
        2.5.2 微混合过程的观测
        2.5.3 混合程度的定量分析方法
        2.5.4 流体混合效果的模拟方法
        2.5.5 模拟过程中的有限元划分
    2.6 电化学性能测试
        2.6.1 循环伏安测试
        2.6.2 电化学阻抗谱测试
第3章 敞开和封闭芯片中微液滴的操控研究
    3.1 化学成分梯度表面的制备及其对微液滴操控的研究
        3.1.1 有限空间等离子体氧化法制备化学成分梯度表面的研究
        3.1.2 各种参数对制备化学成分梯度表面的影响
        3.1.3 化学梯度表面对微液滴流动的控制
    3.2 封闭芯片中微液滴的制备及其在气体微胶囊制备中的应用
        3.2.1 气体微胶囊的生长过程
        3.2.2 气体微胶囊生成的动力学分析
        3.2.3 外界条件对产物气体微胶囊尺寸的影响
        3.2.4 制备嵌有多种纳米粒子的气体微胶囊
        3.2.5 气体微胶囊的感压性
    3.3 本章小结
第4章 新型被动微混合器对混合效果增强的研究
    4.1 具有对称半圆柱沟槽的微混合器对混合效果的增强研究
        4.1.1 具有对称半圆柱沟槽结构被动微混合器的设计
        4.1.2 对称半圆柱微混合器中混合效果的模拟计算研究
        4.1.3 对称半圆柱微混合器中混合实验结果
    4.2 具有非对称圆柱沟槽的微混合器对混合效果的增强研究
        4.2.1 具有非对称半圆柱沟槽结构被动微混合器的结构设计
        4.2.2 具有非对称半圆柱沟槽结构微混合器的混合实验结果
        4.2.3 沟槽结构优化
    4.3 具有三角形障碍物阵列的微混合器对混合效果的增强研究
        4.3.1 具有三角形障碍物阵列微混合器的混合实验结果
        4.3.2 三角形障碍物的优化
    4.4 本章小结
第5章 微混合技术在贵金属复合纳米材料自组装中的应用
    5.1 微混合技术在银纳米粒子和邻苯二胺自组装中的应用
        5.1.1 微混合芯片的结构设计
        5.1.2 模拟计算的参数设置
        5.1.3 银粒子修饰的聚邻苯二胺组装体的代表形状和表征
        5.1.4 流速对银粒子修饰的聚邻苯二胺组装体形貌和组成的影响
        5.1.5 产生多种形貌银粒子修饰的聚邻苯二胺组装体的可能机理
        5.1.6 基于银粒子修饰的聚邻苯二胺组装体的过氧化氢传感器
    5.2 微混合技术在贵金属复合纳米材料自组装中的应用
        5.2.1 微混合技术在纳米金棒自组装中的应用
        5.2.2 各种参数对纳米金棒自组装体的结构的影响
        5.2.3 组装体在微米马达和可控药物释放方面的应用
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历



本文编号：4016421