梯形截面微流控芯片中电渗流的实验检测

设计和制作了一种具有梯形截面的双T形结构微流控芯片,对其微通道内表面和几何参数进行了测试。基于电流监测法,测量了微流控芯片通道内的电渗流速度,得到实验结果与理论模型一致;并分析了电场强度、溶液浓度等对电渗流的影响。实验结果表明:1)梯形截面微流控芯片中电渗流速度与电场强度为线性关系,电场强度增大,电渗流速度成比例增大;2)随着溶液浓度的增加,电渗流速度非线性降低。最后提出了微流控芯片在应用过程中需要注意的综合因素。更多还原     

流动聚焦型微流控芯片微通道结构优化

为探究一种生成单个液滴周期短、消耗连续相试剂量小、加工成本低的微流控芯片,利用FLUENT仿真软件和VOF方法对正交试验中16种不同结构尺寸的微流控芯片进行数值模拟,最后,使用理想解法(TOPSIS)对数值模拟结果进行综合评价,得出16种结构的优劣次序。评价结果表明,当连续相通道尺寸为40μm、离散相通道尺寸为30μm、十字出口通道尺寸为25μm、通道深度为20μm时,可以得到尺寸结构最优的微流控芯片。该微流控芯片生成微滴直径较小,生成频率最高,单位时间内消耗连续相试剂较少。     

微流控PCR芯片微流体荧光测控流速

为使微流控荧光PCR扩增循环的实际流速与理论设计流速吻合,保证芯片的PCR扩增过程与步骤的准确完成,必需对微通道中的实际工作流体流速情况进行实时测量和流速调控.利用在39个循环微通道的生物PCR微流控芯片中,充满强阳性荧光PCR试剂微通道的荧光信号值为空微通道的荧光信号值的4倍左右,为充满阴性荧光PCR试剂微通道荧光信号值的10倍左右的特性,在芯片上建立荧光实时测速信息反馈系统,对微通道中的实际工作流体流速情况进行实时反馈和控制.     

幂指数型非线性浓度梯度芯片设计及性能分析

微流体浓度梯度的生成与微通道结构及实验流体流量比例密切相关。本文通过对比传统与新型浓度梯度生成芯片的方法与特点,根据微流体的流动及传质扩散特性,采用被动混合原理设计了一种可在通道不同位置处生成不同浓度梯度的蛇形结构微通道芯片。建立了基于有限元的多物理场耦合模型,通过调整入口微流体流量比及扩散系数,得到流道内浓度分布结果,设计制作了带有蛇形微通道的PDMS微流控芯片并进行实验。两相流体分别选用去离子水和红色染料,实验流体在入口处总流量为10μL/min。通过分析微通道出口处流体浓度的分布规律,验证了该装置的可靠性。     

玻璃-PDMS微流控芯片制备工艺

以玻璃为基片的微流控芯片在制备方面存在制作成本偏高及加工周期较长等问题.本研究以廉价的载玻片为微流控芯片基片材料,以铬膜为牺牲层,通过优化光刻和湿法刻蚀工艺,得出较为优异的湿法刻蚀条件,制备出了较佳结构的玻璃微沟道.将其与PDMS进行不可逆封接后,获得了玻璃-PDMS芯片.该工艺简单,且有效地降低了芯片的制作成本.电渗性能测试结果表明,该芯片电渗性能稳定、良好.     

玻璃-PDMS微流控芯片制备工艺

以玻璃为基片的微流控芯片在制备方面存在制作成本偏高及加工周期较长等问题．本研究以廉价的载玻片为微流控芯片基片材料,以铬膜为牺牲层,通过优化光刻和湿法刻蚀工艺,得出较为优异的湿法刻蚀条件,制备出了较佳结构的玻璃微沟道．将其与PDMS进行不可逆封接后,获得了玻璃-PDMS芯片．该工艺简单,且有效地降低了芯片的制作成本．电渗性能测试结果表明,该芯片电渗性能稳定、良好．     

相变牺牲层结合UV胶室温黏接玻璃微流控芯片

提出了一种室温封合玻璃微流控芯片的新方法.利用毛细作用将熔化的石蜡液体填充开放的玻璃微通道,冷却后石蜡固体形成牺牲层材料.用UV胶作为黏接剂来封合玻璃基片和盖片.用紫外光通过掩模对UV胶进行选择性曝光, 使玻璃基片和盖片被UV胶黏接在一起.加热除去石蜡牺牲层后,得到微通道表面性质基本一致的玻璃微流控芯片.此芯片已成功用于氨基酸的电泳分离.此方法还可实现电极在玻璃芯片上的集成.     

微流控芯片磁性抛光工艺参数优化

以提高微流控芯片表面质量为目的,进行磁性抛光微流控芯片的关键工艺参数优化研究.首先,设计单因素实验组,根据实验结果,得到磁性抛光关键工艺参数对其抛光质量的影响规律:随着抛光间隙的减小,芯片表面粗糙度由0.327μm增至0.045μm,后又降至0.130μm,其最佳抛光间隙为1.5 mm;主轴转速对抛光质量的影响并不显著,改变转速进行抛光后芯片表面粗糙度保持在0.045～0.055μm,其最佳范围为400～800 r/min;微流控芯片表面粗糙度随着抛光时间增加而提高,最高表面粗糙度为0.018μm,相对而言,最佳抛光时间为30 min.此外,磁性复合流体(magnetic compound fluid,MCF)抛光质量受加工间隙影响最大,受抛光时间的影响略大于主轴转速.实验结果表明,通过对磁性抛光的关键工艺参数进行优化,可以将微流控芯片的表面粗糙度从0.510μm提高到0.018μm,由此可进一步探索磁性抛光技术应用于微流控芯片的确定性抛光.     

热熔回流工艺参数对微球形结构高度影响的仿真研究

应用Marc软件仿真光刻胶熔融变形过程,研究热熔回流工艺参数对尺寸规格D×h为Ф500μm×66μm的微圆柱光刻胶熔融后微球形结构高度的影响.对仿真结果进行正交实验法分析,得出最佳工艺参数组合;对仿真结果进行单因素实验法分析,研究不同工艺参数对微球形结构高度的影响规律.结果表明,最佳工艺参数组合:加热速率1℃/8,加热温度110℃,保温时间45 min;工艺参数对微球形结构高度的影响顺序为:保温时间>加热速率>加热温度.     

应用于生物检测的微流体聚焦芯片的研制

为了完成生物检测实验中待检测微球的单列通过,基于流式细胞仪的技术原理,设计了一种微流体聚焦芯片,并利用Intellisuite软件对聚焦进行仿真和设计。用微浇铸方法制作基于聚二甲基硅氧烷的微流控芯片,并采用插针式封接,提高了芯片成品率。通过实验制作芯片,并将它应用于测试,成功地实现了直径为10μm的悬浮待检测微球呈单列顺序排列。     

三维瞬态激光烧蚀聚合物微流道动态界面研究

相恒富，傅建中，陈子辰相恒富，傅建中，陈子辰为了预测热加工过程中的流道轮廓和烧蚀面温度场，基于CO2激光直写聚合物微流体芯片加工原理以及传热学原理和能量平衡原理，建立了三维瞬态激光烧蚀模型.通过有限元方法和伽辽金变换得到有限元矩阵方程，利用单元生死技术和高精度数值算法模拟了烧蚀过程的材料损失，并给出了三维瞬态动态烧蚀界面和温度场随时间和空间的变化关系.以聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）为例，给出了在不同时刻的数值算例，实验得到的流道深度与模拟结果吻合.仿真结果表明采用该方法预测流道轮廓和温度场是可行的.     

非超净条件下玻璃微流控芯片加工工艺

为了解决玻璃微流控芯片加工工艺对专业实验室的依赖问题，提出了一种非超净环境下玻璃材料微加工工艺.该工艺包含湿法刻蚀和高温键合两项关键技术，针对刻蚀工艺中高刻蚀速率与高刻蚀表面质量兼具的工艺目标，研究了多种刻蚀剂成分及配比等条件对刻蚀效果的影响，并描述了具体工艺流程与工艺参数.在高温键合工艺试验中针对表面亲和处理、抽真空预键合以及键合温度时序控制等方面进行研究，重点讨论了非超净环境下高效预键合方法.结果表明，所研究的湿法刻蚀和高温键合两项工艺具有简单、高效、设备依赖性低等特点，突破了超净环境对玻璃微加工技术的限制.     

聚合物微流体芯片热压成型的建模研究

针对聚合物热压过程中呈现出的黏弹性效应而导致不易直接建模问题，采用理论分析结合数值模拟的方法建立了热压过程的力学模型.分析了热压过程中的应力 应变分布与热压机的压力、聚合物的流动速率与应力及位置、聚合物的厚度随热压时间的变化关系.采用有限元方法(FEM)对热压过程进行了模拟，根据模拟结果对理论模型进行修正，获得了聚合材料常数n随时间的变化规律.数值模拟结果表明，该模型可以很好地描述出热压过程聚合物的力学行为，尤其是能够较好的反映出由于聚合物的黏弹性效应而呈现出的时间效应.     

激光加工聚合物微流控芯片暂态烧蚀模型研究

为了预测激光直写加工聚合物微流控芯片三维微流道外形，提出了三维烧蚀加工的解析模型.在CO2激光加工聚合物原理基础上，根据传热学原理和烧蚀面能量守恒原理，建立了激光加工三维暂态烧蚀模型.根据在微元控制面上热传导只发生在表面法向，并且激光加工在瞬时达到准稳态，将三维暂态偏微分方程转化为一维常微分方程.基于烧蚀面上的温度始终保持为降解温度，求出关于激光功率、扫描速度和材料热物理系数的微流道外形函数解，并用聚甲基丙烯酸甲酯进行了实验验证.实验结果表明，由解析模型得到的理论值与实验数据吻合很好，该模型的理论推导是符合实际加工实践的.     

A new route of fabricating porous polyimide membranes

A novel experimental route to fabricate porous polyimide membranes(PPMs)with ideal air permeability was reported.The polymer solution layer consisting of the corresponding polyamic acid(PAA),solvent,and dibutyl phthalate(DBP)with a boiling temperature of 340℃ was treated by a simple process.The polymer solution layer was first treated at a lower temperature(about 150℃),then the received solid membrane was further imidized at a higher temperature(about 270℃),and finally,DBP was removed from the membrane at a tempcrature above its boiling temperature.The final asymmetric polyimide membrane with a dense skin layer was obtained To improve the air permeability of the polyimide membranes,the polymer solution layer was treated between two substrates.And the PPMs with open pores on both sides are fabricated and the air permeability of the films is improved greatly.     

影响锦纶6切片萃取的因素

以从德国吉玛公司引进的锦纶6切片生产萃取设备为例,分析了影响锦纶6切片萃取的因素,指出了要得到较好的萃取效果应选用合适的浴比,萃取水温度和切片粒度。     

基于正交试验的SLS工艺参数多指标优化

由于选择性激光烧结技术复杂的成型机理,其诸多工艺参数对制件精度都有很大的影响,且同一工艺参数对制件精度不同指标的影响程度也不同.基于正交试验法,通过对高分子材料的SLS试验,研究了烧结层厚、加热温度、激光功率等3个工艺参数对制件形状精度和尺寸精度的影响规律,并运用多指标综合平衡法,确定最优的SLS工艺参数组合方案,对提高SLS制件的综合质量具有指导意义.     

注聚井化学增注剂的合成与性能研究

通过对注聚井堵塞机理的研究,以环氧氯丙烷和多乙烯多胺为原料,合成出一种新型注聚井化学增注剂ZM-1,确定反应物投料比(n(二乙烯三胺)/n(环氧氯丙烷)=2.5∶1.0),反应温度为60 ℃,反应时间为6h。通过室内岩心模拟实验对注聚井化学增注剂ZM-1的解堵性能进行研究,结果表明ZM-1型注聚井化学增注剂对于大庆油田注聚井解堵增注具有显著效果,解堵率可达到94.2%。     

高温油藏用新型聚合物耐温性能研究

双河油田Ⅶ1-3层系为高温(96.5℃)低渗油藏,针对这一特点选用河南油田生产相对分子质量为2 200×104耐高温聚合物进行聚合物特性及驱油效果研究。实验测定该耐高温聚合物溶液在95℃不同老化时间下水解度、黏度和第一法向应力差的变化规律,并进行岩心驱油性能评价实验,研究该耐高温聚合物是否具有良好的应用性。结果表明,该耐高温聚合物老化初期水解度增长较快,当水解度达到一定程度时增长速度变缓,在60d左右趋于平稳;耐高温聚合物黏度在90d过程中会经历下降、上升及缓慢下降3个过程,但90d老化时间下黏度保留率均在80%以上,且质量浓度越高黏度保留率越好;第一法向应力差同样经历下降、上升及缓慢下降3个过程,保留率均在49%以上,说明该聚合物在高温老化下具有良好的弹性保留能力。岩心驱油实验表明,当注入聚合物质量浓度为2 000mg/L,段塞尺为0.5PV时,化学驱驱油效率在24%以上,驱油效果良好。     

多硬度拼接淬硬钢球头铣削加工的数值模拟

利用Advantage Edge有限元软件,基于应变能量密度切屑分离准则,采用自适应网格重划分技术,模拟了多硬度拼接淬硬钢球头铣削加工过程,获得了多硬度拼接淬硬钢铣削力、铣削温度分布.多硬度拼接区的存在将导致断续铣削的加工效果,铣削温度的积聚不充分影响了切屑形成,多硬度拼接中高硬度材料的铣削温度场分布均匀性差.