基于微悬臂梁传感技术的液滴蒸发过程研究

发布时间：2017-05-17 16:21

  本文关键词：基于微悬臂梁传感技术的液滴蒸发过程研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：液滴蒸发是自然界存在的基本现象,也在航空业、原油提炼、农药喷洒以及微纳米流体系统和纳米印刷等技术领域发挥着极其重要的作用。同时液滴蒸发过程也是制备DNA/RNA、微阵列、微透镜、喷墨印刷和微电子元件的重要步骤。随着近些年微流体、3D制造技术的兴起,把对微液滴的研究又一次推向了科研浪潮的制高点。因此,对液滴蒸发现象的研究有着十分重要的意义。传统研究液滴蒸发都将其放置钢性界面,从而忽略了液气界面张力垂直分量的存在。经典的Young方程在给出接触角与气液、液固、气固三象界面张力间的关系式时就忽略了该垂直分量。基于此液气界面垂直分量能否通过实验装置的搭建,实时再现该力的存在和检测液滴蒸发过程中接触角等反应液气界面参数变量,给研究液滴蒸发带来了挑战。本文首先提出将微液滴滴定于微悬臂梁软基体上研究其蒸发过程界面信息的变化,通过第二章对微悬臂梁偏转检测系统的概述和性能参数的研究和第三章中微液滴制备技术和接触角测量装置的搭建,为实现新型检测装置提供了硬件要求和技术保证。第四章借鉴前两章的技术要求搭建了基于微悬臂梁传感技术检测液滴蒸发过程的新型检测系统,成功检测了微液滴蒸发过程中液气界面张力垂直分量和接触角等液气界面全景信息的变化规律,从理论和实验的角度验证了结果的正确性。
【关键词】：微悬臂梁 微液滴 蒸发 界面张力 接触角
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 液滴蒸发概述13
• 1.2 表面润湿理论13-16
• 1.2.1 固液界面作用力解释13-15
• 1.2.2 液气表面张力的忽略15-16
• 1.3 液滴蒸发检测方法及研究现状16-18
• 1.4 微梁传感技术在液滴蒸发过程中的研究18-22
• 1.4.1 微梁传感技术研究进展18-19
• 1.4.2 微梁传感技术工作机理19-22
• 1.5 本文主要工作22-25
• 2 基于微悬臂梁传感技术系统搭建及研究25-45
• 2.1 实验系统设备简介25
• 2.2 微梁偏转检测系统设计25-28
• 2.3 半导体激光器性能研究28-34
• 2.3.1 激光光源受环境因数影响研究28
• 2.3.2 半导体激光器工作机理28-29
• 2.3.3 半导体激光器输出功率29-31
• 2.3.4 实验及结果讨论31-34
• 2.4 光电位置敏感器工作特性分析34-37
• 2.4.1 四象限探测器工作原理34-35
• 2.4.2 激光光斑半径对检测信号的影响35-37
• 2.5 背景光和暗电流对系统检测灵敏度影响37-38
• 2.6 数据采集系统的实现及分析38-43
• 2.6.1 数据采集卡概述38-39
• 2.6.2 微梁检测系统数据采集卡的硬件电路39-43
• 2.7 本章小结43-45
• 3 微液滴制备技术与显微视屏技术45-55
• 3.1 均匀微液滴制备技术45-48
• 3.1.1 单微通道液滴产生原理45
• 3.1.2 微液滴产生实验45-47
• 3.1.3 实验结果分析与讨论47-48
• 3.2 液滴蒸发接触角动态测量技术48-52
• 3.2.1 接触角测量实验装置49-50
• 3.2.2 实验结果的分析与讨论50-52
• 3.3 labview摄像头图像采集系统52-53
• 3.4 本章小结53-55
• 4 微悬臂梁传感技术检测液滴蒸发的新型系统过程实验及结果讨论55-71
• 4.1 新型检测系统设计55-56
• 4.2 微液滴滴定技术56-57
• 4.3 微液滴蒸发微梁变形分析57-68
• 4.3.1 力学分析57-61
• 4.3.2 理论模拟及结果讨论61-62
• 4.3.3 实验结果与分析62-68
• 4.4 比较试验及分析68-70
• 4.5 本章小结70-71
• 5 总结与展望71-73
• 5.1 总结71-72
• 5.2 展望72-73
• 参考文献73-81
• 致谢81-82
• 作者简介及读研期间主要科研成果82

【参考文献】

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本文编号：373833