【摘 要】
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近几年来,新冠疫情在我国出现阵发性的爆发和蔓延,严重危及人民群众的生命安全,在常态化疫情防控阶段,核酸检测是防范疫情重要手段。作为核酸检测的关键技术,微流控相关技术已成为现在研究的热点。为使微流控芯片的高效性、多量性和低成本的优点进一步放大,微滴制备技术成为微流控领域的研究重点,而深入开展微滴生成和微滴分裂的研究,不仅丰富和扩展了微滴制备技术,还具有重要的医用和工程应用价值。本文以微流控PDMS芯
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近几年来,新冠疫情在我国出现阵发性的爆发和蔓延,严重危及人民群众的生命安全,在常态化疫情防控阶段,核酸检测是防范疫情重要手段。作为核酸检测的关键技术,微流控相关技术已成为现在研究的热点。为使微流控芯片的高效性、多量性和低成本的优点进一步放大,微滴制备技术成为微流控领域的研究重点,而深入开展微滴生成和微滴分裂的研究,不仅丰富和扩展了微滴制备技术,还具有重要的医用和工程应用价值。本文以微流控PDMS芯片为研究对象,利用仿真分析软件研究微滴生成与微滴分裂运动,总结出微流控芯片的物性参数和结构参数对微滴生成、微滴分裂运动的影响规律,最后用实验来验证仿真分析的可行性和正确性,为微滴的大剂量、高速制备提供技术参考。其主要内容如下:（1）探讨了微流控芯片的物性参数对微滴生成与微滴分裂运动的影响规律。在微滴生成运动的研究中,发现:（1）连续相流速的增大或连续相黏度的增大,都会使生成微滴的直径随之减少,而生成微滴的频率随之增大;（2）两相界面张力的增大,会使生成微滴的直径增大,而生成微滴的频率随之减少。而在微滴分裂运动的研究中,发现:（1）主通道流速的增大或连续相黏度的增大,都会使母微滴的分裂周期减少,而其子微滴的径宽比都为一定值;（2）两相界面张力的增大,使得母微滴的分裂周期增大,而其子微滴的径宽比都为一定值。（2）探讨了微流控芯片的结构参数对微滴分裂运动的影响规律。分别以对称Y型微流控芯片和非对称Y型微流控芯片为研究对象,发现:（1）使用对称Y型微流控芯片时,随着分岔处阻塞长度与主通道宽度比值的增大或Y型分岔角度的增大,都会使母微滴分裂周期随之减少,而子微滴的径宽比都为定值;（2）使用非对称Y型微流控芯片时,分岔处阻塞长度与主通道宽度比值的增大,会使母微滴分裂周期随之增大,而子微滴的径宽比都为定值;Y型分岔角度的增大,母微滴分裂周期随之减少,而子微滴的径宽比为一定值。（3）搭建实验平台,分别对以微滴生成运动和微滴分裂运动的仿真分析结果进行了实验验证,结果表明,实验与仿真结果吻合性较好,验证了仿真分析结果的准确性和可靠性。通过仿真分析及实验验证,表明运用Fluent流体仿真分析软件能对实际的微流控微滴生成和微滴分裂的运动过程起到较好的分析和预测作用,且对微流控芯片的设计具有参考作用。
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