發(fā)布時間：2020-07-23 12:13

【摘要】：典型的微流控器件通常是以微通道構成網絡的芯片裝置,其內部集成有多種功能化單元,主要作用是分析、操控和研究微量流體。在微流體領域中經常會涉及到不同流體間的接觸,有效調控流體接觸后的擴散混合對提高化學類分析和反應的速率及效率有重要意義。借助微混合器能克服微流體在層流狀態(tài)下混合困難的缺點,使得相接觸的流體流經微混合器后能實現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以完成的均勻混合,因而在生化反應和材料合成等微流控場景中存在廣泛應用。本文結合數值仿真與實驗分析的研究方法,基于被動式微混合器的設計思路,結合國內外研究現(xiàn)狀基礎上設計了基于人字形溝槽的微混合器。分析了人字形溝槽結構對微流體混合增強傳質混合的機理,利用優(yōu)化分析模擬了影響微混合器性能的因素如結構和流體流動參數,得到了不同因素對混合性能的影響方式與一般性律,或得被動式微混合器混合效率的提升方法,為之后的微混合器內流體流動及其混合特性實驗研究提供了理論支持。從提高微混合器混合效果以及合理加工工藝兩方面,來設計加工微流控芯片的關鍵位置和整體結構,使用標準微流控芯片軟光刻工藝加工制作出微混合器芯片并完成搭建實驗系統(tǒng)平臺。在給定實驗參數條件下,控制流體進入微混合器的泵送體積流量,觀察待混合流體的流動情況與混合現(xiàn)象,并評估在不同流動條件下的混合效率,確定混合效率最佳實驗參數。并為提高微混合器的普適性,分析了微混合器在不同粘度流體條件下的混合性能,實驗結果表明人字形溝槽雙側同向布置型微混合器仍能實現(xiàn)較高粘度流體間的有效快速混合。結合人字形溝槽微混合器的高效混合特點,本文最后應用該微混合器進行了氫氧化鎂精細顆粒的合成。通過控制反應物濃度和注入方式等制備條件,采用單步合成法在人字形溝槽微混合器內制備氫氧化鎂顆粒,通過SEM掃描電鏡觀察制備產物的表面形貌,同時對氫氧化鎂的粒徑做出了定量分析。結果表明所制備的顆粒粒徑集中性和均布分散性良好,符合阻燃添加助劑的潛在要求,驗證了微反應器的應用可行性。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TH69

【參考文獻】

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1 金寧德;鄭桂波;胡凌云;;垂直上升管中氣液兩相流電導波動信號的混沌特性分析[J];地球物理學報;2006年05期

本文編號：2767311