微通道的制备及微通道中不互溶两相流体界面形态研究

摘要

本文介绍了化学反应体系中金属有机化合物和还原剂的选择,探索了实验室制备微通道的关键参数,包括软光刻、PDMS固化以及键合参数,并对两相不互溶流体在微通道中的界面形态进行了研究,主要的研究工作和成果如下:
　　成功选择并制备了金属有机化合物油酸铜,宏观条件下通过对比实验研究了次亚磷酸钠、柠檬酸三钠、抗坏血酸三种还原剂对油酸铜的还原性,并采用XRD对次亚磷酸钠和油酸铜溶液的还原产物进行分析。
　　通过对比实验研究了紫外光源功率以及曝光时间对软光刻质量的影响,并得到近场曝光条件下软光刻的最佳工艺参数。PDMS与固化剂按10:1质量比均匀混合,静置1h,120°条件下固化90min。研究了不同氧气流量和处理时间对键合的影响,并得到PDMS与玻璃的最佳键合参数。使用台阶仪对PDMS上微通道的高度进行表征,制备的微通道高度为5.1μm。经过氧等离子体处理后,水在玻璃表面的静态接触角由58.21°下降到41.47°,水在PDMS表面的静态接触角由116°下降到16°,表面亲水性得到改善。
　　分析了流体在微通道中不流动原因是由于通道缓冲区PDMS塌陷造成通道阻塞,并通过机械去除缓冲区解决流体在微通道中不流动问题,测定了一定条件下油相推动水相的速度,并观察两相在微通道中的界面形态,包括“指”状流、“滴”状流以及钉扎现象,并分析形成的原因是由于PDMS壁面亲油性不均匀。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 微流体特点

1.3 微流体界面

1.4 微通道的制备

1.5 微流体的应用进展

1.6 选题意义、主要研究内容及创新点

第2章 实验材料与研究方法

2.1 主要实验原料

2.2 实验设备

2.3 实验方案

2.4 本章小结

第3章 化学反应体系选择

3.1 引言

3.2 金属有机化合物

3.3 油酸铜制备

3.4 还原剂

3.5 本章小结

第4章 微通道的制备及表征

4.1 引言

4.2 软光刻

4.3 微通道制备

4.4 键合工艺

4.5 微通道高度表征

4.6 氧等离子处理后玻璃亲水性研究

4.7 氧等离子处理后PDMS亲水性研究

4.8 本章小结

第5章 微流体流动状态与控制

5.1 引言

5.2 流体速度

5.3 微流体界面形态

5.4 APTS处理对界面形态影响

5.5 压力控制装置

5.6 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢