24112.側(cè)壁溝通式t型交叉微圓通道裝置微流動(dòng)混合效應(yīng)及粒子合成應(yīng)用初探

1、側(cè)壁溝通式T型交叉微圓通道裝置：微流動(dòng)混合效應(yīng)及粒子合成應(yīng)用初探重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文學(xué)生姓名：董廣新指導(dǎo)教師：蔣稼歡教授專業(yè)：生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)生物工程學(xué)院二O一一年四月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要微流控技術(shù)是在幾十到幾百微米尺度的通道中，進(jìn)行處理和操縱納升甚至更小體積液體的一種新興技術(shù)。近年來(lái)，利用微通道流控結(jié)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)納升級(jí)甚至更小體積液體的混合及應(yīng)用，是微流控技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方面。微流控微混合液體的操控能力

2、已經(jīng)吸引了眾多研究者利用其來(lái)合成微納米粒子，并取得了一定的成果。本論文采用簡(jiǎn)易的微絲模塑法設(shè)計(jì)和制作側(cè)壁溝通式T型交叉微圓通道裝置，探討這種構(gòu)型特點(diǎn)的微流動(dòng)裝置的混合效果及應(yīng)用于粒子合成的可能性。首先，基于基于微絲模塑法工藝簡(jiǎn)約的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并加工制作出T型交叉的微圓通道裝置，這種裝置的通道特點(diǎn)是在兩通道交叉處具有側(cè)壁溝通通孔結(jié)構(gòu)，這種通道的幾何結(jié)構(gòu)可使流過(guò)的流體發(fā)生收縮、放大、轉(zhuǎn)向的預(yù)期行為。為了考察流體通過(guò)上述通道結(jié)構(gòu)的流動(dòng)行為，論文

3、從數(shù)值模擬和流體示蹤實(shí)驗(yàn)兩條途徑展開定量研究。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)中，我們對(duì)直徑為100m，80m和60m的微圓通道進(jìn)行了模擬，并采取變化的微通道中心軸間距d來(lái)模擬真實(shí)的微混合通道。通過(guò)分析微圓通道的速度矢量，我們得出結(jié)論，直徑為80m的T型微圓通道在中心軸間距d取70m時(shí)，微圓通道溝通通孔處的速度矢量有著明顯的紊亂度。流體示蹤實(shí)驗(yàn)中，將紅綠兩種溶液在不同的微注射泵流速下導(dǎo)入微圓通道，觀察分析兩種呈色溶液在微圓通道中的混合情況。結(jié)果表明，在入口

4、端微注射泵保持相同的流速，并且維持在較低流速(2~8Lmin)時(shí)，微圓通道能夠達(dá)到最好的混合效果。為了進(jìn)一步探討這種結(jié)構(gòu)的微通道裝置的實(shí)際微混合能力，以磁粒子合成反應(yīng)作定性與定量考察。對(duì)不同濃度的反應(yīng)液，對(duì)比各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們可以得出合成粒子的最佳反應(yīng)條件為：選擇實(shí)驗(yàn)組4的反應(yīng)液濃度，微注射泵流速28Lmin，混合液的pH值大于9。根據(jù)以上條件，合成了微納米粒子四氧化三鐵，我們采用倒置熒光顯微鏡、激光共聚焦顯微鏡和原子力顯微鏡的觀察手段