pH敏感水凝胶应用于微流体流动控制的大变形与接触模拟

摘要

水凝胶是聚合物网络吸收大量水分子溶胀而形成的聚集体.智能型水凝胶在受到外界刺激后能够作出响应而发生溶胀/收缩,可广泛应用于生物工程、柔性机器人、软驱动器或传感器等多种领域.pH 敏感性水凝胶在自适应光学镜头、微流体流动控制、pH 传感器、生物工程等有重要应用.论文基于最近提出的聚合物凝胶大变形和扩散耦合理论,在ABAQUS 软件上基于UHYPER 技术成功地模拟了基于pH 敏感性水凝胶的微流体流动器件的大变形和接触问题,具体算例包括微流体通道内三个水凝胶柱溶胀而导致的凝胶与凝胶、凝胶与壁面、凝胶与刚性支柱之间的多点接触问题,还进一步模拟了水凝胶和PDMS 膜混合结构的大变形和接触问题.模拟计算的结果对微流体通道内水凝胶功能器件的设计具有重要参考价值.