基于特定微纳结构表面的流体控制及其应用研究

发布时间：2021-07-16 07:18

　　近年来,微流控芯片技术已广泛应用于化学、分析、生物、医疗等领域,该技术具有样品用量少、分析时间短、高通量、灵敏度高、仪器小型化、污染小等优点。微芯片流体控制方法中的被动式微阀门基于其自身的结构和性质即可实现流体控制,运行过程中无需借助外部控制设备。其中,基于功能性微纳结构表面的被动式阀门可对流体实现较为精准的操控,这归功于阀门结构位置吉布斯能不平衡效应和气液固三相线的稳定性。由于制备和修饰手段的局限以及对微纳结构图案化设计拓展的不足,基于功能性微纳结构表面的被动阀门一直停留在对流体流动和流向的基本操控,缺乏对其应用的进一步探索。本论文从功能性微纳结构阵列的设计出发,制备出特定排布的各向异性浸润结构阵列,分别用于微芯片中的刺激响应性微阀门、网络微阀门、流体分流器等,并成功实现了气液分离、超微量液体的获取和混合、微芯片中各向异性纳米粒子合成、液体压力传感等。具体研究工作如下:1.温敏各向异性浸润微结构用于微芯片中液体智能操纵提出了一种易于制备的微孔道中液体的智能控制方法。通过光刻、刻蚀、自由基聚合技术制备了聚异丙基丙烯酰胺修饰的条带状温敏各向异性浸润表面,与微孔道结合后,实现了孔道中液体流... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：131 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 绪论
    第一节 微流控芯片简介
        1.1.1 微流控芯片的定义及发展史
        1.1.2 微流控芯片的特点及内涵
        1.1.3 微流控芯片的应用
    第二节 微流控芯片中的流体控制
        1.2.1 流体控制方法概述
        1.2.2 基于功能性微纳结构的微流体控制方法及理论
    第三节 基于功能性微纳结构表面的微流体应用器件
        1.3.1 流体运输器
        1.3.2 流体混合器
        1.3.3 流体分离器
        1.3.4 其他应用
    第四节 本论文的选题及设计思路
    参考文献
第二章 温敏各向异性浸润表面用于微芯片中的液体智能操控
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 通过ATRP制备图案化温敏各向异性浸润硅条带结构阵列
        2.2.3 以PNIPAAm修饰的温敏性硅条带阵列为基底的微孔道中液体流动行为测试
        2.2.4 仪器表征
    第三节 结果与讨论
        2.3.1 PNIPAAm修饰的热响应性浸润硅条带阵列表面的制备
        2.3.2 基于温敏表面的智能液体操控方式
        2.3.3 热响应性液体流动行为的影响因素
        2.3.4 通过控制温度和液体压力在微孔道中实现连续的温敏阀门功能
    第四节 本章小结
    参考文献
第三章 特定排布的功能性条带结构阵列在网络微孔道中调控流体流动行为及气液分离方面的应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        3.2.1 实验原料
        3.2.2 微流控芯片构筑与表征
    第三节 结果与讨论
        3.3.1 以功能性单条带结构表面为基底的直线形微孔道中液体的流动行为研究
        3.3.2 基于功能性条带结构的液体控制机理研究
        3.3.3 探究功能性条带结构在四出口微孔道中的液体调控能力
        3.3.4 基于疏水条带结构阵列微阀门的应用
    第四节 本章小结
    参考文献
第四章 特定排布的功能性条带结构阵列用于亚皮升超微量注射器及其应用
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        4.2.1 实验原料
        4.2.2 超微量注射器构筑
        4.2.3 超微量注射器中合成金纳米粒子
        4.2.4 超微量注射器中合成金纳米棒
        4.2.5 仪器表征
    第三节 结果与讨论
        4.3.1 超微量注射器中定量液体的获取
        4.3.2 超微量注射器的性能及其影响因素
        4.3.3 玻璃材质超微量注射器用于获取亚皮升液体
        4.3.4 超微量注射器用于多种类定量液体获取
        4.3.5 超微定量液体混合器
        4.3.6 超微定量液体用于合成纳米晶
        4.3.7 超微定量液体点样机
    第四节 本章小结
    参考文献
第五章 基于条带结构阵列的高灵敏微升血压传感器
    第一节 引言
    第二节 实验部分
        5.2.1 实验原料
        5.2.2 液体压力传感器的构筑
        5.2.3 大鼠血液测量
        5.2.4 仪器表征
    第三节 结果与讨论
        5.3.1 液体压力传感器概述
        5.3.2 液体压力传感器的性质
        5.3.3 低表面张力液压的测量
        5.3.4 孔道内部液体压力测量
        5.3.5 大鼠中心静脉压和动脉血压的检测
    第四节 本章小结
    参考文献
作者简介
攻读博士期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3286556