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液滴撞击微柱阵列与纤维层叠加结构壁面的液滴运动学和壁面传热特性研究

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液滴撞击微柱阵列与纤维层叠加结构壁面的液滴运动学和壁面传热特...

作者：蒋垚彬北京交通大学

学位级别：硕士

火箭发动机推力室内部广泛存在液滴撞壁现象,在火箭发动机喷雾冷却过程中,由于壁面温度过高,燃料液滴撞击后会在表面形成一层蒸汽膜。蒸汽膜的存在会极大的阻碍热量进一步传递,减低壁面的传热效率。同时液滴撞壁后的运动学特性也会影响... 详细信息

火箭发动机推力室内部广泛存在液滴撞壁现象,在火箭发动机喷雾冷却过程中,由于壁面温度过高,燃料液滴撞击后会在表面形成一层蒸汽膜。蒸汽膜的存在会极大的阻碍热量进一步传递,减低壁面的传热效率。同时液滴撞壁后的运动学特性也会影响发动机的燃烧效率。为了明确液体火箭发动机喷雾冷却中液滴撞击高温壁面的液滴运动学特性和壁面传热特性,改善发动机的传热效率和性能。本文针对微柱阵列和纤维层叠加的壁面结构,利用高速摄影技术和温度测量方法分别对液滴撞壁过程中的液滴运动学特性和壁面传热特性展开研究,为航天发动机喷雾撞壁冷却和高效燃烧提供理论依据和设计指导。本文搭建了液滴撞壁与传热试验平台,实现液滴滴落频率、滴落高度、壁面加热温度的精确控制,同时配合快速响应热电偶实现了对壁面温度的快速测量。为了计算液滴撞壁过程中的壁面传热特性,本次研究在陶瓷片基体内部和底部分别设置了快速响应热电偶,并通过计算温度梯度来获得瞬时热流密度。采用紫外光固化3D打印技术和高温煅烧工艺来制备微米级陶瓷微柱阵列壁面。另外,本文还研究了在微柱阵列壁面表面覆盖亲水石英纳米纤维膜来改变液滴撞壁和传热特性的影响规律。纳米纤维膜采用静电纺丝技术和高温煅烧技术制备,并用扫描电子显微镜对纤维膜的结构进行微观分析。首先,本文研究了无纤维膜情况下,微柱阵列和壁面温度对单液滴撞壁的运动学和壁面传热特性的影响。分析了三类壁面结构(平面壁面、立方体微柱阵列壁面、圆柱形微柱阵列壁面)和不同壁面温度下,单液滴撞壁后的液滴铺展半径、铺展速率、飞溅粒径、瞬时温度,进而分析获得液滴铺展系数、飞溅粒径、瞬时热流密度和莱顿弗罗斯特温度值。结果表明在无纤维膜的情况下,微柱阵列结构的存在降低了液滴铺展系数,提高了壁面的瞬时热流密度。其中圆柱形微柱阵列在500℃左右时壁面热流密度值为36400 W/m,相对于平面壁面的瞬态热流密度值21467 W/m,提升了71%。其次,研究了有纤维膜情况下,纤维层布置方式和壁面温度对单液滴撞壁的运动学和壁面传热的影响。分析了纤维层以两种不同方式(微柱顶部和镶嵌于微柱内)覆盖在两类壁面结构(立方体微柱阵列壁面和圆柱形微柱阵列壁面)和不同壁面温度下,单液滴撞壁后的液滴铺展半径、铺展速率、瞬时温度,进而分析获得液滴铺展系数、瞬时热流密度和莱顿弗罗斯特温度的变化规律。结果表明有纤维膜的情况下,液滴的铺展现象明显,其铺展系数最大可达3.5,相对于无膜结构的最大铺展系数2.0,显著提高了43%。这会导致液滴的蒸发时间变长,为无膜结构的6倍。此外壁面温度升高会在一定程度上抑制液滴铺展,并会导致临界热流密度值消失。最后,研究了液滴串撞击壁面条件下的壁面温度和微柱阵列对液滴串撞壁的运动学和壁面传热的影响。分析了不同壁面温度和立方体微柱阵列,液滴串撞壁后不同液滴的弹起高度、飞溅速度、瞬时温度,进而分析获得液滴串不同液滴高度系数、温度差值的变化规律。结果表明立方体微柱阵列抑制了气泡的产生,且纤维膜的存在一定程度上延长了温度变化的时间,使得温差与立方体微柱阵列结构相比提升了45%。壁面温度升高至300℃时,立方体微柱阵列结构可以明显抑制陶瓷片内部温度和壁面温度的温度差。图122幅,表6个,参考文献100篇。

关键词：液滴撞壁微柱阵列纤维膜热流密度莱顿弗罗斯特温度液滴串壁面传热特性

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静电喷印自组装微柱阵列研究

静电喷印自组装微柱阵列研究

作者：杜晓港湖南大学

学位级别：硕士

微/纳米纤维的可扩展多重堆叠是一个具有挑战性的难题,尽管静电喷印工艺是可扩展的,但关于纤维垂直堆叠的报道很少。本文揭示了静电喷印自组装微柱阵列机理,珠串纤维堆叠在沉积路径上形成了具有间隔的微柱阵列结构,此外,还提出了一种制... 详细信息

微/纳米纤维的可扩展多重堆叠是一个具有挑战性的难题,尽管静电喷印工艺是可扩展的,但关于纤维垂直堆叠的报道很少。本文揭示了静电喷印自组装微柱阵列机理,珠串纤维堆叠在沉积路径上形成了具有间隔的微柱阵列结构,此外,还提出了一种制备微柱模具型腔的工艺方法。由于较小的特征尺寸、较大的表面积和结构周期性,微柱阵列有更多的应用前景,如表面的疏水性和电化学检测,静电喷印中的自组装可以大大降低微柱阵列的制备成本,并为微柱阵列的制备提供新的工艺和思路,具体的研究内容如下所述:(1)分析了静电喷印的基本原理和形成过程,建立了静电喷印的数学模型和珠串的振动模型,对静电喷印过程中的不稳定性与珠串成型之间的关系进行了数值分析,建立了静电喷印的电场和流场的控制方程。(2)针对静电喷印过程中电场分布复杂的问题,利用COMSOL研究了初始电场强度在喷印空间内的分布规律,距离喷嘴0.5mm区域内电场分布较为复杂容易引起射流的不稳定性,研究了微结构的形成过程对电场分布的影响;通过将电场力添加到流体中实现电场和流场的相互耦合,研究了不同参数对射流形态的影响规律。(3)搭建了静电喷印的实验平台,通过使用影像系统验证了静电喷印的初步实验现象。进行了静电喷印沉积纤维的正交试验,得到各因素对沉积质量、线宽和标准差的影响规律,确定了珠串纤维和直线纤维的最优参数水平。(4)通过记录微柱阵列的生长过程,揭示了自组装微柱阵列的机理,并研究了不同工艺参数对微柱尺寸的影响,利用此技术可以在任意复杂路径上自组装形成均匀的微柱阵列结构,适用于不同材料的接收基底,最后用自组装得到的微柱阵列作为模板制备模具,通过此模具可批量重复制备其他材料的微柱阵列。

关键词：静电喷印自组装微柱阵列电场分布珠串纤维

底部带微柱阵列的硅基腔槽热沉内流动沸腾换热特性实验研究

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底部带微柱阵列的硅基腔槽热沉内流动沸腾换热特性实验研究

作者：关凤渤江苏大学

学位级别：硕士

基于流动沸腾换热的微通道热沉具有所需泵功小、换热系数高、温度分布均匀等优点,是一种适用于高热流密度微电子器件的极具应用前景的散热技术。然而随着电子器件朝微小型化和高度集成化的方向发展,单位面积功耗也愈加增大,导致发热强... 详细信息

基于流动沸腾换热的微通道热沉具有所需泵功小、换热系数高、温度分布均匀等优点,是一种适用于高热流密度微电子器件的极具应用前景的散热技术。然而随着电子器件朝微小型化和高度集成化的方向发展,单位面积功耗也愈加增大,导致发热强度的不断攀升,这给微通道冷却技术带来了极大的挑战。为了应对该问题,微尺度针肋结构开始被引入到微通道换热器中,旨在强化通道内的流动沸腾换热性能。另一方面,热流密度不断攀升引发的流动沸腾不稳定性也成为制约微通道冷却技术发展的重要因素,其引发的流量、压降振荡和壁面热点会导致一系列控制和安全问题。为此,本文提出了一种底部带微柱阵列的硅基腔槽热沉,腔槽通道底部的微柱阵列仅为腔槽深度的1/9,这在强化流动沸腾的同时给予了气泡更大的生长空间,以延缓和抑制流动沸腾不稳定性的发生。本文采用标准的MEMS工艺,设计并加工了两类腔槽热沉。第一类为常规入口型光滑表面(SMC)腔槽热沉和常规入口型大直径微柱阵列(LMPA)腔槽热沉;第二类为分叉结构入口型大直径微柱阵列(LMPA)腔槽热沉和分叉结构入口型小直径微柱阵列(SMPA)腔槽热沉。同时,设计构建了一套适用于研究低质量流率下(88.1-176.2 kg/(m·s))腔槽热沉内流动沸腾换热特性的实验系统。主要内容和结果如下:(1)基于高速可视化技术和红外测温技术,记录并分析了常规入口型SMC腔槽热沉与常规入口型LMPA腔槽热沉内的流动沸腾行为和背部壁温,研究了不同工况下两种热沉内的流动沸腾特性,对比分析了微柱阵列对流动沸腾特性的影响。研究发现,常规入口型SMC腔槽热沉的光滑表面无法提供充足数量的有效核化穴,导致工质相变所需的壁面过热度过高(约为15.1℃)。沸腾发生后,处于高度亚稳定状态的工质直接由单相流动状态转变为不稳定流动沸腾状态。常规入口型LMPA腔槽热沉内的微柱阵列显著降低了工质沸腾所需的壁面过热度(降低了约9.9℃),工质可由单相流动状态平稳过渡至稳定流动沸腾。但当受限大气塞出现并发生返流时,热沉内仍出现了不稳定流动沸腾。(2)考虑到腔槽热沉上游的可压缩性容积对不稳定流动沸腾的影响,提出了一种分叉导流结构的入口段形式,对分叉结构入口型LMPA腔槽热沉内的流动沸腾特性进行了系统研究,对其热沉内部工质的流型进行了观测。实验过程中观察到了泡状流、受限气泡流、受限气塞流和搅混流四种典型流型,且没有观察到受限气塞的返流现象,说明分叉结构有效地增加了入口段的刚度,抑制受限气塞向上游膨胀,显著削弱了流动沸腾不稳定性;在实验过程中依然监测到了腔槽热沉内温度随时间的周期波动,表明分叉结构入口型腔槽热沉内仍然会发生不稳定流动沸腾。分析认为腔槽内出现的两种交替出现的流型(受限气塞流和搅混流)所引起的换热能力和局部压力波动是诱发流动沸腾不稳定性的主要原因。另外,采用小直径的微柱阵列(SMPA)替代大直径的微柱阵列(LMPA),旨在适当地减少汽化核心数,在不过度恶化腔槽热沉换热性能的同时,延缓受限气塞的生成,从而延缓流动沸腾不稳定性。研究表明,小直径微柱阵列(SMPA)可以更好地延缓和抑制腔槽热沉内的不稳定流动沸腾的发生。大直径微柱阵列(LMPA)的设计可以显著降低不稳定流动沸腾模式下腔槽壁面温度的波动幅度,从而提高了腔槽热沉运行的可靠性。(3)对三种底部带微柱阵列腔槽热沉的沸腾换热性能进行了研究。结果表明,稳定流动沸腾模式下两种LMPA腔槽热沉内的换热性能非常接近,较SMPC腔槽热沉的换热系数增加了约8.5%。当流动沸腾不稳定性发生后,分叉结构入口型SMPA腔槽热沉的换热系数由22.9降至21.2 k W/(m·K),而分叉结构入口型LMPA腔槽热沉的换热系数由21.6增至22.7 k W/(m·K))。基于这一发现,研究了两种分叉结构入口型腔槽热沉的局部换热特性,并对其局部液膜的演变行为进行观测。研究表明,分叉结构入口型SMPA腔槽热沉下游的局部换热系数在受限气泡流出现后开始波动,并在发生不稳定流动沸腾后由30.7降至21.6 k W/(m·K),分叉结构入口型LMPA腔槽热沉下游的局部换热系数随着热流密度的增加稳步提高,在发生不稳定流动沸腾后最高由28.3增至31.1 k W/(m·K)。分析认为LMPA具备较强的吸液能力,有利于液相的储存和补充,维持了腔槽下游区域的液膜蒸发和沸腾,从而强化了沸腾换热性能。

关键词：微通道硅基腔槽热沉微柱阵列沸腾不稳定性流型换热性能

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飞秒激光直写掩模制作硅表面微柱阵列

激光与光电子学进展 2019年第18期56卷 261-266页

作者：田亚湘张帆丁铠文满姝吴碧微中南大学机电工程学院高性能复杂制造国家重点实验室

提出了一种使用飞秒激光直写掩模加工微柱阵列的方法。利用高重复频率飞秒激光的热氧化效应在硅表面制作出二氧化硅点阵列,然后经氢氧化钾刻蚀得到微柱阵列。相比于传统的制作微柱阵列的方法,使用飞秒激光直写掩模制作微柱阵列的方法工... 详细信息

提出了一种使用飞秒激光直写掩模加工微柱阵列的方法。利用高重复频率飞秒激光的热氧化效应在硅表面制作出二氧化硅点阵列,然后经氢氧化钾刻蚀得到微柱阵列。相比于传统的制作微柱阵列的方法,使用飞秒激光直写掩模制作微柱阵列的方法工艺简单,成本更低。此外,探究了激光功率、曝光时间和氢氟酸蚀刻对掩模尺寸的影响。这种微柱阵列在减反、传感等领域具有很好的应用价值。

关键词：超快光学热氧化效应硅微柱阵列氢氧化钾掩模

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W/O液滴绕流微柱阵列的数值模拟研究

应用力学学报 2015年第1期32卷 76-82,173-174页

作者：崔海航冯换春许琳张鸿雁西安建筑科技大学西安710055 西安有色冶金设计研究院西安710001

基于COMSOL Multiphysics 4.1层流两相流模型,通过数值模拟研究了连续相流速一定的情况下大接触角(?=160°)的油包水(W/O)液滴绕流微柱阵列的二维运动。通过相场方法考虑表面张力的影响,实现对油-水界面的追踪,获得了W/O液滴的运动状态... 详细信息

基于COMSOL Multiphysics 4.1层流两相流模型,通过数值模拟研究了连续相流速一定的情况下大接触角(?=160°)的油包水(W/O)液滴绕流微柱阵列的二维运动。通过相场方法考虑表面张力的影响,实现对油-水界面的追踪,获得了W/O液滴的运动状态,重点考查了液滴尺寸对运动特性的影响。模拟结果表明,初始尺寸不同的液滴变形后,长度上存在差异,但厚度基本一致,尺寸介于100?m^150?m液滴的运动速度与液滴尺寸无关。进一步研究了利用尖楔对液滴进行分割的过程,发现液滴脱离末端微柱时,其垂向位置高度与液滴尺寸密切相关,呈先线性增加后趋于定值的特点,利用这一预定位功能及尖楔结构可以获得尺寸可控的均匀子液滴。数值方法与已有实验结果基本一致,且可以很好地表现W/O液滴与微柱的相互作用,揭示液滴的流动细节和运动规律,为设计更为复杂的液滴微流控芯片提供了支撑。

关键词：液滴微流控数值模拟微柱阵列

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W/O液滴绕微柱阵列运动的数值模拟研究

W/O液滴绕微柱阵列运动的数值模拟研究

作者：许琳西安建筑科技大学

学位级别：硕士

自20世纪90年代以来，微型化研究成为了自然科学与工程技术发展的一个重要趋势。人们不仅关注以前熟悉的常规尺度对象，也逐渐的将注意力转向不熟悉的微观世界，尤其是随着纳米材料的发展和微电子机械系统(MEMS)的进步，人们对微尺度问... 详细信息

自20世纪90年代以来，微型化研究成为了自然科学与工程技术发展的一个重要趋势。人们不仅关注以前熟悉的常规尺度对象，也逐渐的将注意力转向不熟悉的微观世界，尤其是随着纳米材料的发展和微电子机械系统(MEMS)的进步，人们对微尺度问题研究的兴趣也逐渐增强。本文以多相层流理论为基础，采用相场方法建立了微尺度下水-油两相层流的数值模拟模型，实现了水-油两相流动的动态模拟，对微米级水滴在硅油中（W/O）的运动及其操控进行了研究，具体内容如下：首先，以层流两相流理论为基础，在N-S方程中引入微尺度下重要的表面张力，并通过相场函数Φ追踪两种运动流体的相界面变化;其次，针对微管道内嵌有微柱阵列障碍物时的液滴运动问题，考察了液滴与微柱阵列作用时的变形及运动，系统地给出了液滴尺度对液滴运动速度、液滴与微柱相对位置的影响;最后，在此基础上针对主要的液滴操控手段，模拟了液滴的融合、液滴的可控分割以及液滴内部的混合等问题。研究结果表明，微管道内嵌微柱阵列对液滴的运动有着重要影响。在液滴形态方面，绕流微柱阵列的液滴将产生变形并被拉伸，从初始的圆形演变为狭长形，液滴的轨迹则与微柱阵列的走向趋于一致;在液滴运动方面，在所研究的液滴尺寸范围内，离散液滴的速度小于连续相硅油在对应方向上的速度，液滴的运动速度与液滴尺度无关，但距离较近两个液滴会在微柱阵列的影响下在变形阶段相互融合;在液滴操控方面，当液滴离开微柱阵列时，液滴与微柱的相对位置与液滴尺度密切相关，其液滴中心的位置先随着液滴大小的增加而线性增加，而后趋于稳定;利用这一线性关系并通过在微柱下游设置的楔形障碍物，可以实现对大小不同液滴的切割，从而获得单一尺寸的液滴。上述研究所获得的微尺度液滴变形、运动及操控过程均与之前的实验相印证，证明了数值模拟的可靠性。在此基础上，本文进一步预测了在微柱阵列影响下的液滴内部流场，并结合稀物质传递模型获得了液滴内部不同浓度物质间的混合过程，揭示了微柱阵列可以在层流流动的情况下高效实现液滴内部两种物质间的均匀混合，再次证明了微柱阵列对液滴的影响是不容忽略的。总之，基于相场的数值模拟方法克服了实验参数设置范围较窄所带来的影响，更好地揭示了W/O液滴绕流微柱阵列运动的机理，为微液滴操控技术提供了更合理的研究手段。研究也表明了内嵌式微柱阵列可以很好地控制微液滴的运动，实现微液滴的多种操控形式，较好地完成液滴的融合、分割及混合功能。通过分析及与实验结果的比较验证了方法的可靠性，并进一步发展了基于液滴绕流微柱阵列的微尺度混合增强方法。

关键词：微流控微管道微液滴多相流微柱阵列

基于飞秒激光的图案化微柱阵列与微孔阵列加工与应用研究

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基于飞秒激光的图案化微柱阵列与微孔阵列加工与应用研究

作者：王仁燕中国科学技术大学

学位级别：硕士

作为一种新型的激光加工技术,飞秒激光微加工具有亚微米的加工分辨率、低热损伤等技术特点,随着科学技术的发展,飞秒激光微加工技术有着广泛的应用领域。本文主要基于飞秒激光的图案化微柱阵列与微孔阵列加工与应用研究。首先,介绍形成... 详细信息

作为一种新型的激光加工技术,飞秒激光微加工具有亚微米的加工分辨率、低热损伤等技术特点,随着科学技术的发展,飞秒激光微加工技术有着广泛的应用领域。本文主要基于飞秒激光的图案化微柱阵列与微孔阵列加工与应用研究。首先,介绍形成结晶的物理过程,与通过外界作用生成控制结晶生长的方法,同时介绍了结晶颗粒在生物材料和光学组件上的应用。其次,提出基于毛细力辅助飞秒激光加工微柱阵列,并通过微柱阵列来制备结晶颗粒,设计一系列的微柱阵列参数来探讨微柱结构对溶液形成结晶的影响。最后,利用飞秒激光基于水辅助的加工技术在铝箔上进行高质量的微孔阵列打印并进行粒子筛选的应用研究。微粒的大小、形态和位置在微电子设备和微光学设备的组件中有着广泛的应用前景。在此,提供了一个简单的方法来控制毛细力辅助本地化的结晶,从而获得可控的晶体颗粒大小和位置,它利用封闭微柱围绕的环形阵列来指导溶液的蒸发过程。与传统的对结构表面进行亲疏水改性处理方法不同,封闭的微柱环阵列(CMR)可以指导三相接触线(TCL)的运动,可以实现溶液高度集中在CMR中,形成结晶颗粒(氯化钠或碳酸钙晶体颗粒)的过程中,没有任何进一步的对表面进行改性处理。通过改变微柱数组的参数(高度、微柱间隔和直径),晶体颗粒的大小处于可调节的范围(结晶颗粒的面积处于0 μm2～100μ m2)。这一灵巧和低成本控制生成结晶粒子的生成与CMR内控制溶液大小和位置结合的技术,可以在微电子和微光电设备提供潜在的应用。同时,由于飞秒激光具有广泛的应用领域,在本课题的研究内容中,提出了基于水辅助的飞秒激光加工技术用于制造高质量均匀的微孔阵列,加工的过程是在超薄铝箔进行飞秒激光射孔。飞秒激光加工的过程可以通过程序来控制,我们可以通过改变激光脉冲能量和扫描速率来改变微孔直径。这样加工出的微孔阵列可以用来筛选不同直径的粒子。并进行对比实验,证实了高质量的微孔阵列具有显著提高粒子渗透的作用,并且筛选的比例相比在空气中进行加工的微孔隙增加了 40%。高质量的微孔阵列可广泛应用在微流体,微分离设备等领域。

关键词：飞秒激光加工结晶颗粒微柱阵列微孔阵列

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不锈钢微柱阵列的电液束加工研究

不锈钢微柱阵列的电液束加工研究

作者：孙龙大连理工大学

学位级别：硕士

超疏水微柱阵列因具有极短的液固接触时间,在防冻雨抗结冰领域具有广阔的应用前景,但目前已有的超疏水微柱阵列的加工方法存在效率低、成本高等问题,限制了超疏水微柱阵列的使用。为克服现有加工方法的缺点,本文利用电液束技术具有定域... 详细信息

超疏水微柱阵列因具有极短的液固接触时间,在防冻雨抗结冰领域具有广阔的应用前景,但目前已有的超疏水微柱阵列的加工方法存在效率低、成本高等问题,限制了超疏水微柱阵列的使用。为克服现有加工方法的缺点,本文利用电液束技术具有定域性好、工艺流程简单、无残余应力的特点在不锈钢基体上加工微柱阵列,并结合超疏水纳米颗粒喷涂技术获得超疏水微柱阵列,并进行了水滴碰撞试验研究。主要工作内容和研究成果如下:(1)设计并搭建由两极夹具、加工电源、电解液循环系统组成的电液束试验平台,选择合适的电解液,在已有的电液束理论基础上结合相关加工试验,确定了加工极间距和电解液压力,为后续试验奠定基础。(2)在电解液压力和极间距不变的条件下,进行单柱的单因素加工试验,系统的探究加工电压、喷嘴相对行进速度、往复加工次数对于微柱结构尺寸的影响规律。进行不同轨迹下的多柱加工试验,对比加工得到的微柱阵列的不同结构特点,并对其产生的原因进行分析。将电液束加工与微铣削进行对比,结果表明,在不锈钢微柱阵列的加工中,电液束加工适用性更好。(3)选定对加工尺寸影响最大的三个参数,即加工电流、喷嘴相对行进速度、加工往复次数。设计并进行沟槽加工的三因素五水平正交试验,基于Design-Expert软件进行方差以及显著性分析,得出数学模型并对模型的预测效果进行检验,结果表明,数学模型预测值与加工实际值一致性较好。基于预测模型,加工出尺寸可控的大面积方形微柱阵列,进行异形截面微柱阵列的电液束加工试验,结果表明,该模型对于异形截面微柱阵列的加工同样适用。(4)基于电液束加工得到的大面积方形微柱阵列,通过喷涂超疏水纳米颗粒获得超疏水微柱阵列。进行液滴滴落碰撞试验,结果表明,该方法获得的超疏水微柱阵列同样可有效减少液固接触时间。

关键词：电液束加工微柱阵列正交试验不锈钢

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基于微柱阵列的ZnO纳米线的微流控合成

微纳电子技术 2024年第7期61卷 77-85页

作者：徐如意李思雨张清李欣华东师范大学物理与电子科学学院纳光电集成与先进装备教育部工程研究中心上海200241

开发了一种新型的微流控合成方法,通过微通道内周期性排列的微柱阵列调节微通道内的局域流场,实现了连续流微环境下氧化锌(ZnO)纳米线的可控合成。分析了微柱阵列中行间距和列间距变化对通道内剪切流场的影响,研究了局域流场的变化对纳... 详细信息

开发了一种新型的微流控合成方法,通过微通道内周期性排列的微柱阵列调节微通道内的局域流场,实现了连续流微环境下氧化锌(ZnO)纳米线的可控合成。分析了微柱阵列中行间距和列间距变化对通道内剪切流场的影响,研究了局域流场的变化对纳米线形貌和尺寸的影响。随着行间距的不断减小或列间距的不断增大,柱间区C1的局域流场不断增大,纳米线的直径与长度也随之增大。以异硫氰酸荧光素标记的羊抗牛免疫球蛋白G(FITC-antiIgG)为模型分子,对ZnO纳米线在生物荧光检测中的应用进行了探究。结果表明,行间距为200μm、列间距为200μm微柱阵列的芯片中制备的纳米线具有最大的表面积,表现出最佳的荧光增强性能。

关键词：微流控芯片流场分布 ZnO纳米线生物荧光检测微柱阵列