基于微觀層流控制技術(shù)的微流道內(nèi)二次流動(dòng)刻蝕工藝研究.pdf

1、本文針對化學(xué)萃取和生物薄膜淀積中常用的“Y—sensor”結(jié)構(gòu)，從流體控制的角度對微流道內(nèi)兩相層流的交界面位置和分子擴(kuò)散程度與入口流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了定量研究。建立了微尺度多數(shù)層流的數(shù)值模型，并且通過可視化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的正確性。我們采用實(shí)驗(yàn)和仿真的手段，對“Y—sensor”內(nèi)壓力驅(qū)動(dòng)的兩束層流的交界面位置以及不同組分分子擴(kuò)散現(xiàn)象進(jìn)行了定量研究。在保持其中一個(gè)入口的流量為20ml/h，另一個(gè)入口的流量分別為2ml/h、4ml/h、8m

2、l/h，12ml/h、16ml/h、20ml/h的情況下對交界面位置進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和數(shù)值仿真。在兩個(gè)入口的流量均為2ml/h的條件下，對交界面分子擴(kuò)散距離進(jìn)行了數(shù)值仿真；并且利用可視化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果。結(jié)果表明：“Y—sensor”中兩束流體流束寬度之比基本與流量之比相等；兩束層流交界面分子擴(kuò)散距離與下游位移成1/3次方的關(guān)系。
　　 在微尺度流動(dòng)理論研究的基礎(chǔ)上提出了一種新型的利用微尺度下流體分層流動(dòng)特性的微流道內(nèi)二次流動(dòng)刻蝕的

3、成型方法。此方法的原理是，向已經(jīng)成型的微流道中間隔通入隔離劑和刻蝕劑并保持層流流態(tài)，刻蝕劑可以在微流道的壁面處與基底材料發(fā)生反應(yīng)實(shí)現(xiàn)刻蝕，隔離劑則起到保護(hù)基底材料表面不被刻蝕，控制刻蝕劑與隔離劑的流動(dòng)參數(shù)即可實(shí)現(xiàn)在已有微流道內(nèi)的高深寬比二次刻蝕。此方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在不使用光刻技術(shù)的前提下實(shí)現(xiàn)微流道內(nèi)部或各向同性基底材料表面的高深寬比結(jié)構(gòu)刻蝕成型，并可通過改變刻蝕劑與隔離劑的流動(dòng)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對二次微結(jié)構(gòu)形貌的控制。本文以玻璃為基底材料通過大量