【摘 要】
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黏弹性流体广泛存在于自然界中,如人体中的血液等.实现黏弹性流体中不同尺寸微颗粒的高效分离对于生命科学和临床医学等领域有着重要的意义.本文基于对黏弹性流体中的微颗粒先富集再分离的思想,首先通过渐缩截面微通道,改变弹性升力的方向,并增强微颗粒在微通道中的受力,实现不同微颗粒的高效富集.而后,利用不同粒径微颗粒在层流状态下的运动特性差异,进一步实现对不同尺寸微颗粒的高效分离.实验结果表明,在维森伯格数Wi为17.5至34.9的范围内,聚乙烯毗咯烷酮(PVP)黏弹性流体中10 μm与4μm两种微颗粒可实现完全分离
【机 构】
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西安交通大学机械工程学院,西安710049;西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室,西安710049
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黏弹性流体广泛存在于自然界中,如人体中的血液等.实现黏弹性流体中不同尺寸微颗粒的高效分离对于生命科学和临床医学等领域有着重要的意义.本文基于对黏弹性流体中的微颗粒先富集再分离的思想,首先通过渐缩截面微通道,改变弹性升力的方向,并增强微颗粒在微通道中的受力,实现不同微颗粒的高效富集.而后,利用不同粒径微颗粒在层流状态下的运动特性差异,进一步实现对不同尺寸微颗粒的高效分离.实验结果表明,在维森伯格数Wi为17.5至34.9的范围内,聚乙烯毗咯烷酮(PVP)黏弹性流体中10 μm与4μm两种微颗粒可实现完全分离.此外,本文还研究了不同流动参数和通道几何结构对黏弹性流体中颗粒分离的影响.与其他用于黏弹性流体中微颗粒分离的微流控技术相比,本文提出的颗粒分离方法具有分离精度和效率高、通道长度短等优点.基于此方法的微流控芯片技术在生物医学等领域有着巨大的应用潜力.
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