基于声表面波技术可控合成金纳米粒子的实验研究

发布时间：2017-07-07 08:21

  本文关键词：基于声表面波技术可控合成金纳米粒子的实验研究

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【摘要】：基于声表面波原理驱动微流体作为一种新型驱动微流体的方式,其不仅在微流控研究领域中具有重要的学术研究意义,而且在化学、生物、制药及其他领域也有着重要的应用价值。本文在前人利用压电驱动式脉动微混合法可控合成金纳米粒子的研究基础之上,提出了一种基于声表面波技术可控合成金纳米粒子的实验方法,通过对所设计制作的两种类型的声表面波微流控扰动系统的峰峰值加载电压及其作用在金纳米粒子溶液的时间控制,实现对初步合成的金纳米粒子溶液的扰动可控合成,本文主要工作内容如下:介绍了声表面波器件的基本结构及声表面波在压电基片上传播的工作原理,探讨了压电基片材料的选择,最终选择128°Y切向X传播LiNbO3晶体作为本次实验研究所用的压电基片材料,分析了叉指换能器的基本结构及δ函数分析模型,设计了本次实验研究所用叉指换能器的几种最基本的参数,简述了压电本构方程。利用MATALB软件对声表面波器件的叉指换能器对数及输入信号频率进行了相应仿真并优选出了最佳参数,通过ANSYS软件对本次实验研究所用的声表面波微流控扰动系统中的声表面波器件进行了压电仿真分析,得到的仿真结果与理论基本相符,对无外界声场作用时的PDMS微反应器进行了FLUENT流体仿真分析,得到此条件下微反应器中的流体速度分布结果,为以后的实验研究提供了相关依据。根据叉指换能器排列方式的不同设计了正交型和旋转型两种声表面波微流控扰动系统,研究了声表面波器件的微细加工工艺,并利用剥离工艺制作出了声表面波器件,采用模塑法制作了PDMS微反应器,再通过相关封装键合等后续处理最终制作出了两种声表面波微流控扰动系统。用本文所设计制作的声表面波微流控扰动系统进行了金纳米粒子的可控合成实验研究,介绍了相关实验仪器和具体实验步骤,通过调控不同叉指换能器加载电压、在纳米粒子溶液的作用时间以及使用不同类型的声表面波微流控扰动系统,扰动合成了具有不同浓度、形貌及单分散性的金纳米粒子,验证了利用声表面波对金纳米粒子的扰动合成具有可控性。实验结果表明在加载峰峰值电压35V,作用时间180s,且使用旋转型声表面波微流控扰动系统的条件下所扰动合成的金纳米粒子效果最好。
【关键词】：声表面波 可控合成 金纳米粒子 压电驱动 脉动混合
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O614.123;TB383.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 背景及意义11-12
• 1.2 声表面波技术在微流控研究领域概述12-17
• 1.2.1 声表面波技术介绍12-13
• 1.2.2 微流体振动及粒子的聚集13-14
• 1.2.3 微流体平移14-15
• 1.2.4 微流体喷射15-16
• 1.2.5 微流体雾化16-17
• 1.3 微流体反应器生成金纳米粒子的最新进展17-20
• 1.4 本文结构安排20-23
• 第2章 声表面波技术理论基础23-33
• 2.1 声表面波器件基本结构及其工作原理23-24
• 2.2 压电基片材料24-26
• 2.2.1 压电材料参数24-25
• 2.2.2 压电材料种类25-26
• 2.3 叉指型换能器26-31
• 2.2.1 叉指换能器基本结构26-27
• 2.2.2 叉指换能器的 δ 函数分析模型27-29
• 2.2.3 叉指换能器的基本参数设计29-31
• 2.4 压电本构方程31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第3章 声表面波器件的模拟仿真33-49
• 3.1 基于MATLAB的声表面波器件仿真33-40
• 3.2 基于ANSYS对声表面波系统的模拟仿真40-45
• 3.3 无声场时声表面波微流控扰动系统的流体仿真分析45-46
• 3.4 本章小结46-49
• 第4章 基于声表面波技术的微流控扰动系统的设计、制作49-57
• 4.1 基于声表面波技术的微流控扰动系统的设计49-50
• 4.2 声表面波器件制备工艺50-53
• 4.3 PDMS微反应器部分的制作53-54
• 4.4 器件的封装键合54-56
• 4.5 后续相关处理56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 利用声表面波微流控扰动系统可控合成金纳米粒子的实验研究57-73
• 5.1 金纳米粒子的液相合成机理57-58
• 5.2 压电驱动脉动微混合原理58-59
• 5.3 金纳米粒子可控合成实验59-62
• 5.3.1 试剂和仪器59
• 5.3.2 实验方法59-62
• 5.4 实验结果及其分析62-71
• 5.4.1 正交型声表面波扰动系统在不同条件下的实验研究62-66
• 5.4.2 旋转型声表面波扰动系统在不同条件下的实验研究66-71
• 5.5 本章小结71-73
• 第6章 结论与展望73-77
• 6.1 本文结论73-74
• 6.2 本文创新点74
• 6.3 问题与展望74-77
• 参考文献77-84
• 作者简介及攻读硕士期间学术成果84-85
• 致谢85

【参考文献】

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本文编号：529465