声场流分离机理及实验研究

发布时间：2025-01-14 01:23

　　声学驱动流体运动的技术是声——流体力学的一个重要分支。这项技术能有效的驱动低雷诺数下的液体产生运动。在超声驻波场中，利用声场辐射力可以分离液体中的悬浮微粒，如，生物分子、染色体、蛋白分子、胶体颗粒和细胞等。然而与其他声学驱动应用相比，声学驱动在场流分离领域的应用却没有引起人们足够的关注。因此，本课题研究内容围绕声场流对绿色荧光蛋白（GFP）纯化展开。主要研究内容如下： （1）在查阅大量文献的基础上，分析了场流分离国内外发展情况，总结了声场流驱动的现状，分析了郎之万压电振子在场流分离设备上应用的意义。 （2）推导了溶液中悬浮微粒受到的超声辐射力的表达式，并分析影响辐射力的几个要素。给出了作用于微粒的液体粘滞阻力、沉降力计算公式，从而得出超声驻波场中微粒受力分析的二维解析模型，并得到了微粒的运动方程。 （3）设计并开发了声场流分离设备。根据压电理论基础知识和超声驻波在介质中传播的速度计算公式，设计分离设备结构，为了避免硅胶密封圈对腔室中待分离微粒造成污染，提出了把密封圈放在盖片上的设计方案，同时比较研究了利用黏接法、热键合法和螺栓直接连接法加工制造分离设备的区别。 （4）利用...

【文章页数】：110 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1FFF流道几何形状

载流液在分离腔内流动时容易形成层流，载流液速度接近于抛物线形状，同时载流液中标的物的扩散系数小的颗粒具有较高的扩散系数，受分离场力的作用较数较大的颗粒受分离场力影响较大，则其距离积聚面散系数较大的小颗粒距离积聚面相对较远，流速较大，速度最大、颗粒最小的组分优于较大的颗粒率先洗分离....

图1.3超声驻波分离原理

57]。这三个力的作用，使微粒沿着垂直方向运动到一个平衡位置。图1.3说明了声场流分离的原理，图(a)是微粒刚进入腔室的情况，图(b)和图(c)是逐渐聚集成线条状的过程。不同性质的微粒，如粒径大小、密度、声阻抗等不同，所以被推动到垂直方向上的不同位置[55]。声学手段广泛的用来实....

图1.4微粒分离二维示意图

是调节超声波的频率，由于高电压，导致热耗散。一种是通过相位移的不同来调节节点位置，且用不同的相位移进行了微粒分离和洗提。最后，由于一维分析的局限性，在2012年，他们提出了二维的分析方法(如图1.4)，并成功的进行了实验验证分析。基于超声辐射力和斯托克斯力，设计出一个简单的二维粒....

图2.1正压电效应与逆压电效应

图2.1正压电效应与逆压电效应2.2压电材料的分类换能器是构成超声驻波粒子收集装置的重要部件，而压电材料是制作换能器的原材料，直接影响压电效应的好坏。因此，选择什么类型的压电材料将会直接影响压电效应的实验效果，压电材料是压电效应研究、开发及应用的关键因素。压电材料是一种能够....

本文编号：4026195