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    微流控的技術特征介紹

    時間:2022-06-02 13:26:05  

      微流控是一種控制和操控微尺度流體,尤其特指亞微米結構的技術。通過在微尺度下流體的控制,在20世紀80年代開始興起,并在DNA芯片,芯片實驗室,微進樣技術,微熱力學技術等方向得到了發展。

      其中多相層流分離微流控系統結構簡單,有多種分離功能,具有廣泛的應用前景。采用多相層流技術實現芯片上對試樣的無膜過濾、無膜滲析和萃取分離。同時也有采用微加工有膜微滲析器完成質譜分析前試樣前處理操作的報道。流控分析系統從以電滲流為主要液流驅動手段發展到流體動力、氣壓、重力、離心力、剪切力等多種手段。

      流體在微流控的微通道中的行為不同于其在宏觀尺度通道中的行為,這些流體行為不但是重要標志和特征,而且還是獨特,方便的技術手段,液滴與層流為主要的流體現象。

      和湍流相對應,層流指的是流體的層狀流動,其流線平行于管壁,層流會在小于3000或者粘性力遠超慣性力時出現。當在同一個微通道從不同的入口進入幾相不同顏色的流體的時候,即使它們互溶,也會有層次分明的多相平行流動形成。在微通道中,能夠利用層流的這種幾何規律性使材料、化學環境和細胞的有序排布得以實現。除此以外,湍流基本消失,微尺度下傳質的主要途徑為分子擴散。因為擴散速率和分子自身的特性相關聯,能夠利用分子在微通道中的不同擴散距離來分離不同的分子,也因為這樣層流下的液體緩慢的混合,然而,通過在微通道中對如不對稱魚骨狀的突起的殊結構進行制作,能夠使傳質過程和液體混合加快。

      當在通道流動著兩相不互溶的液體(油和水)時,經過液/液界面張力和剪切力的作用,高度均一的間斷流會由其中一相流體形成,叫做液滴。在制備乳液的方法中,若以攪拌為基礎的方法是自上而下的,那么微流控的方法則是自下而上。微流控可以利用非常高的通量來對高度單分散性的液滴乳液進行制備。T型和ψ型為常見的微通道結構。在一些情況下,在通道中也會有不互溶的液滴是由含有不同高分子聚合物的水相液體形成的。


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