基于PMMA材料的微流控芯片批量注塑技术研究

微流控芯片可以操控微纳尺度上流体,借助尺度效应的帮助进行检测,具有检测过程迅速、检测准确、试剂消耗量小等特点,常应用于高效筛选、分析化学、食品安全、环境检测等领域。伴随微流控技术的发展,聚合物材料逐渐取代传统的玻璃、硅等材料成为微流控芯片的主流基体材料。面向聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材质的微流控芯片,开展了设计、数值模拟仿真、注塑模具设计及微流控芯片注塑成型的全过程研究,对未来微流控芯片的大规模注塑制备具有一定借鉴意义,最后也对未来微流控芯片与注塑加工工艺相结合的发展趋势进行了展望。     

整合纸基微流控检测芯片的食药纸包装

目的探索纸质食品、药品包装与纸基微流控检测芯片的整合方法与规律。方法在传统纸质食品或药品包装的内表面,通过喷蜡打印的方法,整合具有特定生物化学检测作用的纸基微流控芯片,并探索微流体在包装内表面构成的纸基微流控芯片中的运用规律。结果通过喷蜡打印,成功地将纸基微流控芯片整合在了传统纸质食药包装的内表面,经过测试可以完成液体pH检测等基础生物化学检测应用。结论将纸基微流控芯片与食药纸质包装相结合,为食品、药品的实时和现场自我检测提供了新的思路和手段,该方法不仅成本低廉、易于操作,且检测精度高。     

基于丝网印刷技术的微流控芯片研究进展

微流控芯片在细胞生物学、分子生物学和药物筛选等方面的研究相比传统实验方法具有显著的优势,传统微流控芯片的加工过程中需要使用各类精密且昂贵的加工设备,如旋涂机、光刻系统、反应粒子刻蚀设备等,不利于降低微流控芯片成本和促进微流控芯片在生物医药等领域的大规模推广应用。丝网印刷作为一种传统的印刷技术,已被广泛应用于印刷电路板、服装、医疗器械等领域,丝网印刷成本低廉、加工工艺较为简单。伴随着微流控技术的发展,降低微流控芯片的需求日益迫切,越来越多的研究者开始尝试使用丝网印刷技术来制备微流控芯片,并取得了一些成果。本篇文章回顾了近年来国内外学者在丝网印刷与微流控技术的结合应用领域取得的最新研究进展,并对未来丝网印刷与微流控芯片技术的结合应用前景进行了展望。     

制冷与制热空调服的研究进展

针对人体在高温或高寒环境中长时间工作可能导致中暑、热痉挛、低体温症等疾病的问题,在介绍人体体温调节基本原理和换热机制的基础上,着重介绍了利用制冷或制热空调服对人体体温进行主动调节的基本原理,同时归纳和总结了现阶段各类制冷制热空调服的工作原理,并比较了其优缺点。在制冷空调服领域,着重介绍了空气冷却、相变冷却、冰袋冷却、液体冷却等主被动降温方法;在制热空调服领域,着重介绍了电热、相变制热、化学制热等方法。在空调服未来的发展方向上,伴随可穿戴技术的发展,提出了可穿戴技术与空调服结合应用的新构想,对同时具有生命体征监测和体温调节功能的新型空调服进行了展望。     

PMMA微流控芯片最佳注射成型工艺的实验研究

以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为原料,通过注塑加工的方式制备微流控芯片,经过多次注塑实验得出影响PMMA微流控芯片成型质量的主要因素是：模具温度、保压压力、熔体温度和注射速度。在其他参数不变的情况下,通过正交实验和极差分析确定了PMMA微流控芯片注射成型的最佳工艺：熔体温度260 ℃,模具温度50 ℃,保压压力60 MPa,注射速度400 mm/s,在该工艺条件下制得的单流道测试装置B的开口宽度、槽底宽度、槽深分别为：591.90、381.26、408.47 μm,这些参数所对应的设计值分别为：400、400、400 μm;在共聚焦显微镜下观察到芯片表面较为洁净、微结构比较完整,最后使用该微流控芯片完成了液体混合实验和液滴生成实验,表明最佳注塑工艺加工出的微流控芯片能满足正常使用,对于未来微流控芯片的批量化生产有着重要意义。     

基于无纺布检测浓度的微流控装置

目前微流控器件主要由玻璃或聚合物材料制成,而无纺布具有成本低、易加工、一次性等优点,为微流体材料提供了一种新的选择。本研究把蜡印染在无纺布上制备微流控器件,可以形成有效的蜡印通道,控制流体在内部通道扩散和流动。并把不同浓度的红色水溶性染料滴到通道中,利用图像处理算法检测其灰度值做浓度比对,发现在特定浓度下,灰度值呈现近似线性规律,可将其推广到生物医学现场检测等领域。     

冲压生产用送料转盘机构及自动控制系统设计

目的针对目前冲压生产中手工送料产生的质量问题,设计一个自动送料旋转托架。方法通过控制矩形波信号发生器输出信号的占空比和频率来控制旋转托架的间歇旋转,利用光电传感器检测旋转托架停止位置来配合冲床完成工件的自动冲压生产。结果该设计能改进现有的手动加工方式,节省人力,实现冲床生产线的自动化运行。结论该设计对同类生产线的送料自动化生产具有参考价值。     

微流控芯片中电渗流的数值模拟与仿真研究

从电渗流形成的基本理论入手,推导了电场和流场双物理场耦合的控制方程.运用多物理场数值计算分析软件建立了长为1000μm,宽为100μm的二维流道,在微流道中间250~750μm的区域施加了直流电压,并在数值模拟中还原了微流道内壁和微流体的物理属性,计算得出了各段流体的速度场,进而得出了各段流体的流型.通过二维流道压力分布分析了微流道中各段产生不同流型的原因.对微流控芯片中的电动流动的功能原理分析及优化设计具有借鉴意义.     

镀有石墨烯层微热压模具电热耦合作用数值仿真

提出一种提高微热压模具加热冷却速率、缩短微热压成型循环周期的方法。在硅片表面使用化学气相沉积CVD的方法制备石墨烯层,利用石墨烯层高电导率、热导率等特性,研究石墨烯层电热耦合作用对模具温度的影响规律。模拟结果表明,硅模具施加电势增加或石墨烯层厚增加,硅片表面平均温度的升高速率增大;当石墨烯层厚为40 nm、施加电压为150 V时,硅片表面由室温升温加热速率可以达到9.87 K/s,模具温度稳定后,微结构处的温度略高于硅片表面其他位置。     

微流控芯片在提高石油采收率技术中的应用

大部分难采石油因受到油藏内微孔和裂缝的毛细管力、表面张力等的作用,被困在岩层中无法被常规方法驱出,因此,研究石油在微观尺度上的流动性,对于提高石油采收率有着非常重要的作用。微流控技术是专门研究、处理和控制纳微米尺寸流体的技术,微流控芯片则可以轻松构建微米尺寸的复杂流道,越来越多的学者开始尝试使用微流控芯片研究复杂流体在岩心和微尺寸模型中的流动行为。文中简单介绍了目前提高石油采收率的相关研究,综述了国内外学者使用微流控芯片在提高石油采收率方面的应用和实验结果,并对其未来发展方向进行了展望。