基于锥形微结构的液滴多比例分裂研究

发布时间：2022-02-21 19:51

　　液滴微流控系统具有微型化、区室化、并行化等独特优点,是微流体研究的一个重要分支,其基本操作包括液滴的融合、分裂、筛选等。液滴分裂可以提高液滴的产量,增强液滴的可操作性和灵活性,具有重要研究价值。在传统的矩形通道截面,T型或Y型分裂结构中,进行分裂的主要是最大长度大于通道宽度的“柱塞流状”液滴,而对于体积较小“球状”液滴难以进行有效可控的分裂。因此,本文通过毛细玻璃管与PDMS通道的结合设计了一种锥形微通道结构,实现“球状”液滴的高效多比例分裂。首先,分析了锥形微结构内液滴分裂的机理。阐述了微通道内的液滴动力学理论和传统的液滴分裂理论,建立了锥形微结构通道中液滴分裂的三维仿真模型,通过数值模拟方法仿真分析了液滴的分裂过程,并根据通道内空间流场分布的仿真分析了液滴分裂的机理,为后续研究分析提供理论基础。其次,确定出口通道截面的体积流量比作为影响锥形微结构内液滴分裂的主要流体参数,将分裂后子液滴的直径比与体积比作为液滴分裂体积分配现象的表征。通过仿真分析不同流量比、锥形管伸入主通道深度、锥形口直径、液滴初始大小等流体与结构参数对液滴分裂行为的影响,并总结其影响规律。再次,基于仿真结果设计并加... 

【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】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

液滴分裂的应用[11,13,14]

图 1-2 电场控制液滴分裂图[15]学的李华俊[16]通过实验分别研究了有无磁场情况下，通道分岔口的分裂过程，探究了磁场强度和两相流流过程的影响。于温度场的液滴分裂[17]则使用 PMMA 加工微流体芯片，用 CO2激光器在一条分支周围加工出空气间隙，并在其中缠上金属丝于马朗戈尼效应，随着温度的升高，流体阻力降低，不对称的形变并分裂成大小不等的子液滴，液滴的分。在此基础上，Yap 等[18]用 PDMS 微通道和刻蚀有薄感器的玻璃片制作了热介导控制的液滴分裂装置，在围内验证了液滴的可控分裂，可用于含有生物样品的d 等[19]通过聚焦氢离子激光在母液滴的局部位置进行选大小和聚焦时间的长短决定了加热的温度。如图 1-3应，随着温度的升高，表面张力增加，使得母液滴局

学的李华俊[16]通过实验分别研究了有无磁场情况下通道分岔口的分裂过程，探究了磁场强度和两相流流过程的影响。温度场的液滴分裂[17]则使用 PMMA 加工微流体芯片，用 CO2激光器在一条分支周围加工出空气间隙，并在其中缠上金属丝于马朗戈尼效应，随着温度的升高，流体阻力降低，不对称的形变并分裂成大小不等的子液滴，液滴的分。在此基础上，Yap 等[18]用 PDMS 微通道和刻蚀有薄感器的玻璃片制作了热介导控制的液滴分裂装置，围内验证了液滴的可控分裂，可用于含有生物样品的 等[19]通过聚焦氢离子激光在母液滴的局部位置进行大小和聚焦时间的长短决定了加热的温度。如图 1-应，随着温度的升高，表面张力增加，使得母液滴局别处，从而实现母液滴的不对称分裂。

【参考文献】：
博士论文
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[2]基于液滴微流控的病毒颗粒检测与分选关键技术研究[D]. 陶冶.哈尔滨工业大学 2016

硕士论文
[1]基于双乳液滴的导向性微胶囊制备及内核可控释放研究[D]. 赵艳鑫.哈尔滨工业大学 2018
[2]基于诱导电荷电渗聚集与介电泳偏移的颗粒分离研究[D]. 陈晓明.哈尔滨工业大学 2017
[3]数值模拟研究微通道结构对液滴非对称分断的影响[D]. 郑嫚嫚.天津大学 2017
[4]微液滴行为操控的实验研究[D]. 廖梅香.中国科学技术大学 2016
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[7]基于PCB的微流控芯片的制备及其在液滴操控中的应用[D]. 封海清.东南大学 2015
[8]Y型分岔微通道内气泡/液滴破裂行为的研究[D]. 丛振霞.天津大学 2014
[9]基于微流控芯片的液滴分离方法与实验研究[D]. 张鹏翼.河北工业大学 2014
[10]微流控中液滴的形成与操纵机理及其实验研究[D]. 于帅.哈尔滨工业大学 2013



本文编号：3637936