微秒級超快微流混合芯片的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、微流控芯片在近十幾年以來得到飛速的發(fā)展，結(jié)合生命科學(xué)，化學(xué)，分析科學(xué)等其他領(lǐng)域形成交叉學(xué)科應(yīng)用到細(xì)胞篩選，臨床分析，化學(xué)合成等實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中?？焖倬鶆虻幕旌蠈τ诘鞍踪|(zhì)折疊，細(xì)胞活化等一系列需要快速響應(yīng)的反應(yīng)來說非常重要，因此微流混合芯片已經(jīng)成為微流控芯片其中一個重要分支。
　　本文從理論模擬出發(fā)，模擬仿真了障礙物在通道內(nèi)均勻?qū)ΨQ分布時，通道結(jié)構(gòu)對混合的促進(jìn)效果及其所存在的一些局限性，并針對這些局限性進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化提出了一種新型的、將障

2、礙物在通道內(nèi)進(jìn)行級聯(lián)式分布的微流混合芯片結(jié)構(gòu)(C-SAR)。該新型結(jié)構(gòu)在混合的效果上得到了極大的提升，完成了在雷諾數(shù)34.6-147.7的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)亞毫秒的混合時間。利用PDMS作為芯片材料使用模塑法制作了芯片;使用羅丹明B的水溶液與去離子水混合，觀察并測試該C-SAR微流混合芯片的實(shí)際混合效率，得到的結(jié)果與仿真結(jié)果吻合度較高。
　　此外，為了達(dá)成微秒級別的混合時間以使得微流混合芯片能夠適用于大部分需要快速響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，重新設(shè)計(jì)出了

3、一種全新的C-S型微流混合芯片。該芯片能夠很好地在雷諾數(shù)在16.6-100的范圍內(nèi)獲得非常好的混合效果，在水溶液的前提下，雷諾數(shù)在100的時候，混合時間在44μs，通道內(nèi)的總流量僅為1.5μL/s。并且可以在理論上將粘度為30cp的高粘度溶液以8μL/s的總流量完成其混合，而混合時間將縮短至8.25μs。在之后的實(shí)驗(yàn)測試中，在羅丹明的水溶液和去離子水的混合實(shí)驗(yàn)當(dāng)中發(fā)現(xiàn)實(shí)際的混合效率略低于理論值，但也達(dá)到了完全混合的標(biāo)準(zhǔn)。而在粘度適應(yīng)性實(shí)