微流控纺丝中凝胶速率对螺旋纤维形貌的调控机制

微流控纺丝技术制备海藻纤维已在诸多领域得到认可，但快速凝胶反应限制了螺旋纤维形貌的灵活调控。鉴于此，采用同轴环管毛细管微流控装置制备海藻纤维，外相为氯化钙溶液，内相为海藻酸钠溶液，通过添加柠檬酸钠降低凝胶反应速率，并系统考察了凝胶速率和内外相流量对纤维分布和螺旋形貌的影响。结果表明，凝胶速率降低有利于螺旋纤维形成，并影响直线、螺旋、波浪和堵塞等纤维分布。实验发现粗细两种螺旋纤维，其形貌特性与凝胶速率和两相流量的关系存在显著差异。经比较，粗螺旋直径和螺距、细螺旋振幅对凝胶速率和两相流量的影响更为敏感。凝胶速率和剪切力分别是调控粗、细螺旋螺距的主导因素，利用螺距与内外流量比可很好划分两种螺旋纤维。     

微通道内醇胺/离子液体复配水溶液吸收CO2的传质特性

研究了微通道内醇胺[单乙醇胺(MEA)和甲基二乙醇胺(MDEA)]与离子液体[1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸([Bmim][BF₄])和1-羟乙基-3-甲基咪唑甘氨酸([C₂OHmim][GLY])]复配水溶液吸收CO₂的传质特性。考察了醇胺/离子液体浓度比(c_AA∶c_IL)对液相体积传质系数(k_La)的影响,发现k_La随反应速率的增大而增大。为进一步阐释复配水溶液吸收CO₂的传质机理,分析了比表面积、扩散速率、增强因子和液弹循环对传质速率的影响。结果表明,四种复配溶液中,反应速率和循环频率(f_cir)分别在低流率和高流率下对传质速率起主导作用。k_La可表示为f_cir的函数,低气相流率下k_La与f_cir呈线性关系,斜率与反应速率成正相关,高气相流率下,液弹循环因膜弹传递困难而对整体传质速率的影响减弱,k_La与f_cir呈指数关系,幂律指数小于1。     

壳聚糖-聚甲基丙烯酸聚电解质的合成与表征

利用溶液聚合法制备了壳聚糖-聚甲基丙烯酸(CS-PMAA)聚电解质纳米粒子,并对其组成和形态进行了表征.红外光谱(FT-IR)和X射线衍射谱图(XRD)证明了聚电解质复合物的形成,结合自动电位滴定和电导率滴定确定了CS-PMAA的实际的氨基/羧基含量,动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)数据表明成功合成了分散液较好的纳米颗粒,同时研究了pH值对粒径的影响.数据表明,所合成的纳米粒子具有较高的pH响应性.pH=5左右粒径在180nm左右,在pH=3和9时粒径较大,在强酸和强碱性的条件下(pH<3和pH>9),粒径又逐渐减小.由于合成的粒子粒径较小且结构均一,具有较高的pH敏感性和良好的生物相容性,在生物领域具有广泛的应用前景.     

矩形微通道内液相黏度对气泡界面的作用机制

利用高速摄像机对矩形微通道中不同黏度体系下气泡的形状及界面演变进行实验研究。实验观察到子弹状、棒槌状、平尾状和尖尾状四种气泡形状，其中液弹的挤压力控制气泡尾部由凸形变平形或凹形，而受限空间效应和液相黏性剪切导致气泡形状为贴近壁面的尖尾状。基于两相Ca数和气液流率比绘制了气泡形状分布图并建立形状转变模型。平尾状和尖尾状气泡均是由棒槌状气泡演变而来，转变距离分别随气泡上游液弹压力和液相黏性剪切力的增加而减小，并且均与气/液流率比呈幂律关系，幂律指数小于零。尖尾状气泡破裂发生在尖端且存在临界条件，根据Ca数和气液流率比提出了破裂条件的良好预测模型。本工作对于矩形微通道内气泡的流动与破裂调控具有重要的指导意义。