微通道内液—液不互溶两相界面控制及原位金属互连
本文选题：微流控 + 不互溶两相流 ； 参考：《哈尔滨工业大学》2017年硕士论文
【摘要】：微流控技术是一门涉及流体力学、化学工程、生物工程、微纳技术等多个领域的交叉学科。随着制造和集成技术的提高,微流控器件向多功能化和智能化方向发展,其中电互连是基本条件。本文利用低雷诺数下的不互溶两相平行流界面开展原位金属互连研究。本文利用U形压力计和高压气瓶作为压力源设计搭建了复合气压驱动装置。该装置具有压力分辨率高、压力调节范围大的优点,为精确控制两相界面打下基础。重复性测试实验中发现通道壁面性质影响两相界面形态。当利用U形压力计进行驱动时,平行流界面稳定的时间超过0.5h。本文以驱动压力为参数,在宽度为240μm高度为10μm的Y型微通道内绘制油酸/水两相流型图。压力驱动可以容易地通过分析界面的受力平衡研究流型的转变。本文重点研究平行流和其他流型之间的转变。实验通过改变表面活性剂浓度、温度和壁面条件研究液-液相互作用和固-液相互作用对流型转变的影响。实验结果表明固-液相互作用对低雷诺数下的流型转变有明显的影响。通过在出口接入一定程度的真空,可以减弱固-液相互作用,从而使得两相流体的流阻明显减小。实验中在没有对通道壁面进行修饰,也未加入表面活性剂的情况下,得到雷诺数Re10~(-2)的平行流,并且可以稳定1~3h。本文利用油酸铜正辛醇溶液-抗坏血酸水溶液不互溶两相进行原位合成金属研究。为了对微通道内界面反应产物进行表征,利用掩膜对键合面进行选择性氧等离子处理,设计出一种易拆卸同时密封性好的键合方式。利用该键合方式制作的微流控芯片可以在保持微通道内界面反应产物原始状态的前提下方便地打开。实验成功制备出局部连续的铜亚微米-微米线。铜亚微米-微米线主要是由排列在一起的“杯状”颗粒组成。本文提出两相界面反应主要由乳化和扩散两方面控制。两相首先在平行流界面处发生反应,使得界面附近反应物浓度发生变化,与此同时两相界面张力也发生变化。这些变化导致界面的变得不稳定,出现乳化现象。界面乳化形成的乳滴作为软模板,纳米颗粒吸附在乳滴两相界面上。不断扩散过来的反应物继续在乳滴界面上发生反应。通过纳米颗粒的自组装和长大得到“杯状”颗粒,最后制备出局部连续的铜亚微米-微米线。通过对界面反应的影响因素进行分析,指出控制界面张力和界面稳定性是提高界面反应产物连续性的关键。
[Abstract]:In this paper , the influence of liquid - liquid interaction and solid - liquid interaction on convection type transition is studied by using U - shaped pressure gauge and high pressure gas cylinder as pressure source .
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG111
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，本文编号：2062695
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