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阵列式陶瓷微流道的粉末微注射成形及力学性能

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粉末冶金材料科学与工程 2014年第3期19卷 380-385页

作者：王长瑞肖竑邵奎武卢振张凯锋南京电子技术研究所南京210039 哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨150001

采用粉末微注射成形技术制得ZrO2阵列式微流道,研究粉末粒径和注射成形工艺对微流道性能的影响规律。结果表明:通过优化注射工艺参数可以有效避免注射坯中缺陷的产生;不同粉末粒径的试样烧结后,致密度和力学性能均随烧结温度的升高先增... 详细信息

采用粉末微注射成形技术制得ZrO2阵列式微流道,研究粉末粒径和注射成形工艺对微流道性能的影响规律。结果表明:通过优化注射工艺参数可以有效避免注射坯中缺陷的产生;不同粉末粒径的试样烧结后,致密度和力学性能均随烧结温度的升高先增大后减小;中位粒径为200 nm粉末粒径的试样最佳烧结温度为1 500℃,致密度为99.5%;中位粒径为100 nm粉末粒径的试样最佳烧结温度为1 250℃,致密度为98.4%,均近完全致密。纳米级粉末的使用可有效降低烧结温度、提高力学性能;粉末粒径从200 nm下降到100 nm时,粗糙度值从1.92下降到1.32。烧结后的阵列式微流道的直径为(450±5)μm,具有很好的圆度,尺寸误差<1.5%。

关键词：粉末微注射成形微流道微观组织力学性能

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酶交联明胶水凝胶性能研究及仿生微流道制备

西安交通大学学报 2017年第12期51卷 143-149页

作者：陈若梦王宏黄亚江刘亚雄贺健康李涤尘西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室西安710049

针对当前水凝胶构建实质性功能器官存在制备血管网络困难的问题,采用了转谷氨酰胺酶(mTG酶)交联明胶构建明胶水凝胶圆形仿生微流道的方法。研究了明胶水凝胶的力学性能、成形性能及生物性能与明胶浓度的关系,提出了明胶水凝胶构建微流... 详细信息

针对当前水凝胶构建实质性功能器官存在制备血管网络困难的问题,采用了转谷氨酰胺酶(mTG酶)交联明胶构建明胶水凝胶圆形仿生微流道的方法。研究了明胶水凝胶的力学性能、成形性能及生物性能与明胶浓度的关系,提出了明胶水凝胶构建微流道结构的工艺条件,评价了微流道构建工艺的成型精度、力学性能和内皮化功能。结果表明:随着水凝胶浓度的提高,水凝胶的力学性能成线性增加,微结构的成型性能也逐步改善,但是浓度过高生物性能反而降低,明胶质量浓度为0.1g/mL的水凝胶综合性能相对较好,可用于构建圆形仿生微流道;采用的微流道成型工艺保持了原有水凝胶的力学性能,但是存在一定的成型误差,细胞在微流道内分布均匀,实现了微流道的内皮化。通过研究不同浓度的酶交联明胶水凝胶,制备的仿生微流道有望用于实质性功能器官的仿生再建。

关键词：实质性功能器官月胶转谷氨酰胺酶水凝胶微流道

3D打印聚氨酯微流道封装镓基液态金属柔性导线及其性能

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材料导报 2021年第20期35卷 20040-20044页

作者：耿继业蓝嘉昕刘通诸葛祥群罗志虹李义兵罗鲲桂林理工大学材料科学与工程学院桂林541004 常州大学材料科学与工程学院常州213264

利用3D打印制备了聚氨酯(TPU)微流道,并采用注射器将GaInSn液态金属注入后封装,得到液态金属柔性导线。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对液态金属的形貌及结构进行表征。利用万用表和电化学工作站分别测试了复杂流道中的液... 详细信息

利用3D打印制备了聚氨酯(TPU)微流道,并采用注射器将GaInSn液态金属注入后封装,得到液态金属柔性导线。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对液态金属的形貌及结构进行表征。利用万用表和电化学工作站分别测试了复杂流道中的液态金属及外力作用下不同尺寸柔性导线的导电性能,并通过对比商用柔性电路板(FPC),测试了柔性导线在反复弯曲及对折下的抗疲劳性。结果表明,该液态金属由67.2%Ga、20.1%In和12.7%Sn(均为质量分数)组成,将其与TPU柔性材料结合,可制备多层复杂的结构电路;在压力(0~190 N)和弯曲变形(0~360°)的外力作用下,外力对液态金属柔性导线的导通性能基本无影响,其中,微流道横截尺寸为0.5 mm×0.5 mm时,外力对其影响最小;对比商用FPC,液态金属柔性导线在循环弯曲24 h、对折压实200次的条件下仍未发生断裂,其电阻仅增加0.02Ω,展现了液态金属在复杂柔性电路制造领域的巨大应用潜力。

关键词： 3D打印聚氨酯微流道液态金属柔性导线

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微流道内椭圆粒子黏弹性聚焦数值模拟研究

力学季刊 2021年第3期42卷 581-593页

作者：姜迪倪陈南京林业大学机械电子工程学院江苏南京210037

黏弹性聚焦技术借助微尺度黏弹性流体的惯性和弹性耦合效应,能够实现生物粒子在流道中心的单一位置聚焦排列,被认为是未来生物粒子计数以及检测的理想预处理单元,因而引起了广泛的关注.自然界中的生物粒子往往是非球形的,故而研究不同... 详细信息

黏弹性聚焦技术借助微尺度黏弹性流体的惯性和弹性耦合效应,能够实现生物粒子在流道中心的单一位置聚焦排列,被认为是未来生物粒子计数以及检测的理想预处理单元,因而引起了广泛的关注.自然界中的生物粒子往往是非球形的,故而研究不同形状粒子在黏弹性流体中的迁移特性具有十分重要的价值.本文通过格子玻尔兹曼方法耦合浸入边界法,对椭球粒子在直流道内黏弹性流体中的聚焦行为进行了系统的数值模拟研究.结果表明,面积相同但长径比不同的椭圆粒子在黏弹性流体中有不同的旋转周期与迁移速度.长径比更大的粒子旋转周期更长,且长径比大于3.5的粒子甚至不再有明显的旋转.长径比更大的粒子上下两侧的黏弹性力分布更加平缓,受到指向流道中心的弹性力更小,使得粒子横向迁移速度更慢从而导致了长径比不同的椭圆粒子聚焦至流道中心所需时间的差异.此外,Weissenberg数Wi的增加同样能够减弱粒子的旋转,使得长径比稍小的粒子也能和长径比为1.0的圆形粒子产生明显的分离.上述数值模拟的结论,为不同长径比粒子在黏弹性流体中的聚焦与分选应用提供了重要的理论指导.

关键词：微流控椭圆粒子黏弹性流体微流道

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纯钛极薄带微流道刚柔复合模成形工艺

塑性工程学报 2024年第7期31卷 29-35页

作者：张文彬林鹏太原理工大学材料科学与工程学院山西太原030024

纯钛因存在延展性和各向异性导致成形性能差,难以成形高深宽比微流道。针对上述问题,提出了纯钛极薄带微流道刚柔复合模成形工艺,以提高纯钛极薄带成形性能,成形更大深宽比、壁厚更均匀的纯钛双极板微流道。通过单向拉伸实验测试了纯钛... 详细信息

纯钛因存在延展性和各向异性导致成形性能差,难以成形高深宽比微流道。针对上述问题,提出了纯钛极薄带微流道刚柔复合模成形工艺,以提高纯钛极薄带成形性能,成形更大深宽比、壁厚更均匀的纯钛双极板微流道。通过单向拉伸实验测试了纯钛极薄带力学性能参数,采用刚柔复合模成形工艺研究了纯钛极薄带微流道成形极限,采用光学显微镜对微流道深度、深宽比和壁厚进行了测量分析。结果表明,纯钛极薄带存在显著的各向异性,TD方向r值最大为2.56,选择该方向垂直于微流道进行成形实验;在柔性垫厚度为0.35 mm时,微流道具有最大深宽比为0.53,较传统刚模微流道成形极限提高了26.7%,并显著提高了微流道壁厚分布均匀性。

关键词：刚柔复合模成形微流道纯钛极薄带

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灌注速度对悬浮细胞在微流道中运动的影响

医用生物力学 2021年第6期36卷 910-915页

作者：邢彦雪宋辉杨彩仙范佳玉安美文太原理工大学生物医学工程学院太原030024 太原理工大学机械与运载工程学院太原030024

目的建立细胞灌注培养有限元模型,研究不同灌注速度对悬浮细胞运动的影响。方法利用COMSOL Multiphysics建立细胞和微流道二维模型并进行网格划分,根据灌注速度不同分为3组,分别为u_(0)=0.196 mm/s、u_(1)=0.117 mm/s、u_(2)=0.04 mm/s... 详细信息

目的建立细胞灌注培养有限元模型,研究不同灌注速度对悬浮细胞运动的影响。方法利用COMSOL Multiphysics建立细胞和微流道二维模型并进行网格划分,根据灌注速度不同分为3组,分别为u_(0)=0.196 mm/s、u_(1)=0.117 mm/s、u_(2)=0.04 mm/s,利用流固耦合模块进行计算。结果微流道中流场分布比较均匀。相同时间内,细胞悬液灌注速度之比u_(0)∶u_(1)∶u_(2)=5∶3∶1,细胞在微流道中运动的位移之比D_(0)∶D_(1)∶D_(2)=4.1∶2.9∶1,在速度成比例的情况下,细胞的位移也大致遵循相应的比例变化。灌注速度增加,会使细胞在运动过程中出现应力集中现象。细胞在运动过程中所受应力及流体剪切力均在安全值范围内,不会出现破坏现象。结论采用一定速度进行灌注,能促使悬浮细胞不受损伤进入微流道内部;在体外组织工程产品的细胞种植时可以应用灌注技术。

关键词：悬浮细胞微流道流固耦合灌注速度

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微流道壁面粗糙度影响的电渗流数值模拟

机械设计与研究 2009年第6期25卷 47-49,53页

作者：余伟竟刘莹杨大勇南昌大学机电工程学院南昌330031 南昌大学环境工程学院南昌330031

基于微流控动力学理论,应用有限元分析方法求解二维平板粗糙壁面微流道模型内矩形截面双电层场和速度场的耦合控制方程。从数值模拟角度研究不同矩形粗糙元对称分布微流道内的电渗流流动特性,分析了粗糙度对微流体流动的影响机理。结果... 详细信息

基于微流控动力学理论,应用有限元分析方法求解二维平板粗糙壁面微流道模型内矩形截面双电层场和速度场的耦合控制方程。从数值模拟角度研究不同矩形粗糙元对称分布微流道内的电渗流流动特性,分析了粗糙度对微流体流动的影响机理。结果表明:由于粗糙元的阻力作用,粗糙壁面流道内流体速度减小,引起的压力突变导致壁面附近速度出现波动。随着粗糙元高度、宽度的增加,电渗流流速相应地降低或升高。

关键词：电渗驱动微流道壁面粗糙度矩形粗糙元数值模拟

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微流道中空腔式太阳能集热器的集热性能研究

建筑科学 2022年第4期38卷 152-157页

作者：张振兴孙金栋刘彦佐王欣荣曹露刘岩北京建筑大学环境与能源工程学院北京100044 北京建筑材料检验研究院有限公司北京100044 北京瓦得能科技有限公司北京100044

提出1种以合成树脂为主要材料制备的微流道中空腔式太阳能集热器,是由透射隔热层、密闭空气层、集热层、保温绝热层和瓦当头集成的建筑预制件,不仅具有高效的集热性能和良好的气候适应性,还能代替传统屋顶构造中的保温层、隔离层和保护... 详细信息

提出1种以合成树脂为主要材料制备的微流道中空腔式太阳能集热器,是由透射隔热层、密闭空气层、集热层、保温绝热层和瓦当头集成的建筑预制件,不仅具有高效的集热性能和良好的气候适应性,还能代替传统屋顶构造中的保温层、隔离层和保护层,更易实现与建筑一体化。为满足用户对屋顶色彩的可选择性,对红色、蓝色、黑色选择性吸热涂层进行实验,结果显示,由于颜色不同造成的太阳吸收比相差不大于7.5%,其中,黑色选择性涂层的新型集热器效果最佳,其瞬时集热效率曲线截距为79.8%,总热损系数为U=4.68 W/(m^(2)·℃);对集热系统开展的性能测试实验结果表明,在不同季节相似天气条件下的新型集热器系统在9:00—16:00的阶段集热效率最高为50.6%,日集热效率最高为42.1%。

关键词：中空腔式太阳能集热器微流道太阳能建筑一体化集热性能

304不锈钢极薄带微流道气胀成形材料流动行为及微观组织研究

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中国机械工程 2024年

作者：张鹏朱学卫于保洋武天枫朱锦州太原理工大学材料科学与工程学院太原理工大学金属成形技术与重型装备全国重点实验室太原理工大学先进金属复合材料成形技术与装备教育部工程研究中心海安太原理工大学先进制造与智能装备产业研究院太原理工大学机械工程学院

气胀成形技术因模具精度要求较低、成形件表面质量高、坯料及模具无磨损等特点有望在微流道成形领域实现应用。本文针对304不锈钢极薄带开展微流道气胀成形实验及数值模拟，构建了微流道气胀成形有限元模型，研究了成形过程中不同阶段... 详细信息

气胀成形技术因模具精度要求较低、成形件表面质量高、坯料及模具无磨损等特点有望在微流道成形领域实现应用。本文针对304不锈钢极薄带开展微流道气胀成形实验及数值模拟，构建了微流道气胀成形有限元模型，研究了成形过程中不同阶段坯料的应力应变分布及不同位置的厚度变化规律，分析了气胀成形试样典型位置微观组织的演变机制，将试验与模拟成形流道轮廓进行对照，验证了数值模拟结果可靠性。结果表明，在成形过程中两侧流道等效应力值更大，但等效应变值较低且成形深度更大，主要原因在于两侧流道有非成形区材料补充，流道成形深度更深但减薄程度较低。针对中部单个流道，其侧壁上圆角处等效应力和等效应变值均最大，在25MPa和常温条件下，上圆角处厚度由100μm减薄至84.05μm，减薄率高达15.95%，是成形易破裂区域，模拟流道深度为619.67μm，实验流道深度为556.34μm，误差率为11.38%，且模拟结果流道各位置的厚度分布与实验结果吻合度较高。流道底部与流道侧壁的减薄率居中且基本相同，流道脊部减薄率最小仅为8.23%。成形后试样晶粒尺寸降低且位错密度增大，小角度晶界占比由58.04%提升至62.61%，加工硬化现象明显。

关键词： 304不锈钢极薄带微流道气胀成形有限元数值模拟材料流动行为