發(fā)布時(shí)間：2020-07-23 12:13

【摘要】：典型的微流控器件通常是以微通道構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的芯片裝置,其內(nèi)部集成有多種功能化單元,主要作用是分析、操控和研究微量流體。在微流體領(lǐng)域中經(jīng)常會(huì)涉及到不同流體間的接觸,有效調(diào)控流體接觸后的擴(kuò)散混合對(duì)提高化學(xué)類分析和反應(yīng)的速率及效率有重要意義。借助微混合器能克服微流體在層流狀態(tài)下混合困難的缺點(diǎn),使得相接觸的流體流經(jīng)微混合器后能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以完成的均勻混合,因而在生化反應(yīng)和材料合成等微流控場(chǎng)景中存在廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)分析的研究方法,基于被動(dòng)式微混合器的設(shè)計(jì)思路,結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了基于人字形溝槽的微混合器。分析了人字形溝槽結(jié)構(gòu)對(duì)微流體混合增強(qiáng)傳質(zhì)混合的機(jī)理,利用優(yōu)化分析模擬了影響微混合器性能的因素如結(jié)構(gòu)和流體流動(dòng)參數(shù),得到了不同因素對(duì)混合性能的影響方式與一般性律,或得被動(dòng)式微混合器混合效率的提升方法,為之后的微混合器內(nèi)流體流動(dòng)及其混合特性實(shí)驗(yàn)研究提供了理論支持。從提高微混合器混合效果以及合理加工工藝兩方面,來設(shè)計(jì)加工微流控芯片的關(guān)鍵位置和整體結(jié)構(gòu),使用標(biāo)準(zhǔn)微流控芯片軟光刻工藝加工制作出微混合器芯片并完成搭建實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)。在給定實(shí)驗(yàn)參數(shù)條件下,控制流體進(jìn)入微混合器的泵送體積流量,觀察待混合流體的流動(dòng)情況與混合現(xiàn)象,并評(píng)估在不同流動(dòng)條件下的混合效率,確定混合效率最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)。并為提高微混合器的普適性,分析了微混合器在不同粘度流體條件下的混合性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明人字形溝槽雙側(cè)同向布置型微混合器仍能實(shí)現(xiàn)較高粘度流體間的有效快速混合。結(jié)合人字形溝槽微混合器的高效混合特點(diǎn),本文最后應(yīng)用該微混合器進(jìn)行了氫氧化鎂精細(xì)顆粒的合成。通過控制反應(yīng)物濃度和注入方式等制備條件,采用單步合成法在人字形溝槽微混合器內(nèi)制備氫氧化鎂顆粒,通過SEM掃描電鏡觀察制備產(chǎn)物的表面形貌,同時(shí)對(duì)氫氧化鎂的粒徑做出了定量分析。結(jié)果表明所制備的顆粒粒徑集中性和均布分散性良好,符合阻燃添加助劑的潛在要求,驗(yàn)證了微反應(yīng)器的應(yīng)用可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH69

【參考文獻(xiàn)】

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1 金寧德;鄭桂波;胡凌云;;垂直上升管中氣液兩相流電導(dǎo)波動(dòng)信號(hào)的混沌特性分析[J];地球物理學(xué)報(bào);2006年05期

本文編號(hào)：2767311