国家自然科学基金(21005058)
- 作品数：5 被引量：17H指数：3
- 相关作者：崔海航张鸿雁沈萍刘顺东郑旭更多>>
- 相关机构：西安建筑科技大学中国科学院力学研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家教育部博士点基金陕西省教育厅科研计划项目更多>>
- 相关领域：理学机械工程更多>>
- 基于介电电泳微流控芯片的微细颗粒物分离研究
- 颗粒的富集与分离研究对环境科学和具体的工程应用具有重要的意义,利用微流控芯片(Microfluidics)进行颗粒物的分离具有样品消耗量小、设备体积紧凑且易于与集成其他功能的特点。在基于介电电泳(Dielectropho...
- 崔海航刘顺东沈萍张鸿雁常志英
- 关键词：微流控芯片
- 文献传递
- Janus微球溶液化学反应温度的测量
- 在微流控芯片中,Janus微球的自扩散泳动可以被用来强化并控制微球的输运,因而吸引了研究人员的兴趣。然而通常Janus微球自扩散泳动伴随着化学反应,由此带来的温度变化对测量的结果一直未引起重视。本文通过实验测量了二氧化硅...
- 郑旭武美玲孔繁栋崔海航李战华
- 文献传递
- 脉冲型介电电泳颗粒特异性分离的数值仿真研究
- 2013年
- 通过数值仿真研究了直径分别为3μm、5μm、10μm的聚苯乙烯微球在脉冲型介电电泳作用下的动态分离过程,结果表明:通过合理地调整流速、脉冲周期、电压幅值可以实现对颗粒混合物的特异性分离;在背景流速为30μm/s时,得到了在单步内提取中等粒径(直径5μm)颗粒的参数区间(电势6～7.5V,脉冲周期1.5～2.6s)。同时,进一步研究了其它条件不变时,占空比和电极非对称率对提取中等粒径颗粒的影响,结果表明:随着周期的增加,提取颗粒所需的占空比相应地增加;而随着电极非对称率的增加,DEP力的强度逐渐增加,提取颗粒所需的周期也相应增加。仿真结果与实验及已有分析解符合较好,为器件的系统设计和优化器件提供了依据。
- 刘顺东张鸿雁沈萍崔海航
- 关键词：微流控数值模拟
- Janus颗粒有效扩散系数的实验研究被引量：6
- 2014年
- 该文以微米级Pt-SiO2型Janus颗粒催化分解H2O2体系为研究对象,用MicroPTV技术观测Janus微颗粒在纯水及不同浓度(2.5%、5%和10%)H2O2溶液中的自驱动运动。实验结果表明:与经典布朗运动给出的定常扩散系数不同,Janus颗粒的有效扩散系数Deff与统计时间间隔有关:在短时间间隔内Deff线性增加,随后随时间间隔增长Deff趋于一稳定值,该值可达纯水中同粒径颗粒扩散系数的10–100倍。Deff由线性增加转变为稳定的特征时间τR随粒径增大而增大,与H2O2溶液浓度的关系不明显。进一步考察颗粒均方位移△L2、位矢转角γ的统计变化规律,清楚看出Janus颗粒的推进扩散到类布朗运动形式的转变。通过位矢转角γ的概率分布图可以定量确定τR。
- 武美玲郑旭崔海航李战华
- 关键词：有效扩散系数
- 基于介电电泳的微尺度颗粒分离研究进展被引量：5
- 2012年
- 对基于连续型、时变型及与其他力场联用的三类介电电泳颗粒分离技术进行了综述。分析表明,连续型介电电泳的分离效果较好,但形式较为单一,一般为二元或顺序分离;时变型介电电泳则可以结合不同特点的分离形式,提高分离的选择性与灵活性;为了兼顾分离的通量、灵活性与分辨率等要求,与其他形式力场联用则是解决问题的有效途径之一。在此基础上,给出了介电电泳技术在分离问题中的几个研究方向,包括拓展至具有复杂结构的颗粒类型,与具体的生物和医学问题相结合向应用领域发展,以及与磁场等外加力场相结合等。
- 刘顺东张鸿雁沈萍崔海航
- 关键词：微流控微管道
- 近壁自驱动Janus颗粒旋转特征时间研究
- 首先由实验数据结合数值模拟,确定了在不同浓度的H_2O_2溶液中颗粒距离底面高度δ和准二维定向直线运动速度。然后,在已知颗粒距离底面高度和颗粒自驱动速度的前提下,分析得出溶液浓度和颗粒密度共同决定的颗粒距离底面高度的值,...
- 谭晓君张鸿雁崔海航
- 文献传递
- Janus微球自驱动及旋转运动实验研究
- 在微流控中,利用非对称双面Janus微球表面与溶液反应产生的非对称浓度场,可以驱动微球自发运动。这种自扩散泳动(self diffusio-phoresis),不需要消耗额外能量建立外界物理场却可以有效驱动微球运动,为生...
- 郑旭武美玲孔繁栋崔海航李战华
- 关键词：非高斯特性
- 文献传递
- W/O液滴绕流微柱阵列的数值模拟研究被引量：5
- 2015年
- 基于COMSOL Multiphysics 4.1层流两相流模型,通过数值模拟研究了连续相流速一定的情况下大接触角(?=160°)的油包水(W/O)液滴绕流微柱阵列的二维运动。通过相场方法考虑表面张力的影响,实现对油-水界面的追踪,获得了W/O液滴的运动状态,重点考查了液滴尺寸对运动特性的影响。模拟结果表明,初始尺寸不同的液滴变形后,长度上存在差异,但厚度基本一致,尺寸介于100?m^150?m液滴的运动速度与液滴尺寸无关。进一步研究了利用尖楔对液滴进行分割的过程,发现液滴脱离末端微柱时,其垂向位置高度与液滴尺寸密切相关,呈先线性增加后趋于定值的特点,利用这一预定位功能及尖楔结构可以获得尺寸可控的均匀子液滴。数值方法与已有实验结果基本一致,且可以很好地表现W/O液滴与微柱的相互作用,揭示液滴的流动细节和运动规律,为设计更为复杂的液滴微流控芯片提供了支撑。
- 崔海航冯换春许琳张鸿雁
- 关键词：液滴微流控数值模拟
- 不同形状Janus颗粒自驱动特性数值模拟被引量：2
- 2014年
- Janus颗粒利用自身非对称的表面性质建立浓度梯度场,并在其作用下产生自驱动,在微机电系统、生物学、流体力学等领域具有重要的应用.本文首先建立了模拟这一过程的数值模型,并由Pt-SiO2型Janus微球的实验数据确定了迁移速率匹配常数.随后,研究了3种相同体积、不同形状的Janus颗粒的自驱动,结果表明,与相同体积的球形Janus颗粒相比,圆柱及椭球状Janus颗粒具有更快的自驱动速度,同时燃料消耗更多.对于圆柱状颗粒,研究了粗细程度对圆柱状颗粒自驱动性能的影响,结果表明存在最优的直径与长度比(d/l=0.28).这一研究可为Janus颗粒具体应用提供理论基础.
- 崔海航谭晓君张鸿雁
