微通道内台阶阀截止过程中的毛细流动动态效应

分析了由亲/疏水性不同壁面组成的微通道内毛细流动的动态效应对台阶阀截止功能的影响和在台阶阀截止过程中毛细流动动态效应与台阶阀前微通道长度的关系。根据毛细被动阀的工作原理和能量守恒原理,得出台阶阀有效截止时,台阶阀前微通道临界长度的计算公式。通过数值仿真得到临界长度所对应的计算长度,当台阶阀前微通道实际长度大于等于计算长度时,台阶阀即可有效截止。用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和玻璃为材料键合制作微流控芯片,在三面疏水、一面亲水的矩形微通道内进行了台阶阀截止实验。对于深度为40μm,宽度为200~400μm的系列微通道,台阶阀前微通道的计算长度为4.5316~10.081μm,在台阶阀前微通道实际长度为10~2000μm的微流控芯片内进行的台阶阀截止实验表明,即使台阶阀前微通道实际长度为10μm,台阶阀也能有效截止毛细流动。因此,在微通道内台阶阀截止过程中毛细流动的动态效应可以忽略。