一种基于介质上电润湿效应的免疫检测芯片研究

利用微机械加工技术,在ITO玻璃上设计制作了基于介质上电润湿效应的以离散液滴为对象的免疫检测芯片,对芯片的液滴驱动特性、免疫反应参数进行了测试,并对小鼠IgG和羊抗鼠IgG-HRP进行了初步的免疫测试.研究结果表明,在电压<100 V的时候,接触角测量值基本上和预测曲线吻合,在>100 V的情况下出现了接触角饱和现象,在芯片上实现了液滴操纵,120 V时得到最大平均速度为3.75 mm/s;该芯片可以实现免疫反应检测,所需样品体积为0.5 μL,检测时间约为20 min,对于羊抗鼠IgG-HRP实验系统的检测范围为0.1～20 mg/L.     

液体在单根纳米管表面上的输运

文章研究了在单根纳米管表而上形成的分子级液膜的传输现象。实验发现，厚度在-10A量级的表面流体在表而力的驱动下沿纳米管以恒定的速度（-10μm/s）和容量流速（-10al／s）流动。容量流速Q与纳米管直径d之间成幂函数关系，Q—d^2．4。此结果对实现用纳米管作为液体输运器件具有指导意义。     

关于毛细管中液面形状的讨论——从一道习题谈起

讨论了毛细管中液体的受力情况，以及在不同条件下的液面形状。     

沟槽微结构薄膜制备及润湿特性研究

利用模板技术复制光盘沟槽结构,制备出了聚二甲基硅氧烷沟槽微结构薄膜,并对薄膜的润湿性进行了研究。结果表明：制备的聚二甲基硅氧烷沟槽结构薄膜在平行沟槽方向接触角大于与沟槽垂直方向接触角,具有明显的润湿各向异性。     

光学方法对润湿效应形成弯曲液面的理论及实验研究

利用光学方法对润湿效应下的弯曲液面进行了研究.当准直、扩束的激光垂直入射到弯曲液面上时,其反射图样中心为一圆形暗场,周围为明场的光强分布,暗场大小与入射光束所覆盖的液面面积有关.当入射光束直径较小时,反射图样中暗场尺寸较大.随着入射光束直径增大,暗场区域变小.根据液面形成机理,从几何光学角度对这一现象进行了研究和分析,得到了弯曲液面高度随距离变化的解析关系式,并与Yong－Laplace方程进行了比较,实验和理论符合较好.     

电润湿液滴微流控芯片液滴驱动的EHD数值模拟

利用液滴电水动力学方法,通过求解耦合的N-S方程,VOF方程以及电场方程,首次对电润湿非接地型单板式(开放式)液滴微流控芯片的液滴驱动过程进行了数值模拟研究.结果表明,在液滴向驱动电极运动的过程中,液滴形态呈现摇摆特性,前进和后退接触角呈现震荡特性,液滴运动速度逐渐下降,并最终停留在零电极和驱动电极的中间位置.     

固体表面液滴铺展与润湿接触线的移动分析

液滴在固体表面上的铺展行为与润湿特性对许多工业生产过程的研究具有重要意义.根据液滴在光滑表面上的受力情况,建立了液滴平壁铺展的动力学模型.应用润滑近似方法和二维Navier-Stokes方程,建立了液滴沿理想表面铺展的动量和连续性方程.根据建立的方程,应用数值解法求解并详细分析了液滴在铺展过程中膜厚、接触线铺展半径以及铺展速度随时间的变化关系.研究结果表明:液滴的铺展过程可分为扩展和收缩两个阶段,铺展过程伴随着表面能、动能以及各种势能的相互转化,液滴最终的铺展半径大小由固体基面固有的润湿特性所决定;液滴在铺展过程中出现的"坍塌效应"与弯曲液面处的Laplace压力差有关;铺展半径随时间变化的标定律近似满足"1/7"次方标度律.     

硅烷化活性炭的表面性质

测定了活性炭经三甲基氯硅烷蒸气处理后比表面、比孔容、平均孔径等的变化;研究了硅烷化炭表面的润湿性质和吸附性质.结果表明,随活性炭与三甲基氯硅烷反应时间的延长,其比表面和比孔容急剧减小,而孔径分布和平均孔径无明显变化;硅烷化后炭表面的疏水性明显增强;硅烷化炭自水中对正丁醇的吸附量增大.     

液气界面张力垂直分量引起的基底弹性变形

Young方程是毛细理论和润湿的重要方程之一．但是,该方程只描述了3个界面张力的水平分量之间的平衡与接触角的关系,而对液气界面张力垂直分量未作任何描述．现在,随着软材料的广泛应用,该垂直分量将引起基底的表面变形,并在微流体系统的制造过程中起到重要作用,这已是该研究领域的共识．综述了关于表面变形这一问题在理论分析,实验研究和数值模拟等方面取得的进展．而且,还讨论了由垂直分量引起的表面变形对液滴润湿和铺展行为、微悬臂梁的弯曲、弹性毛细现象、电弹性毛细现象等的影响．不仅对该问题的历史发展和目前的研究进展进行了简单的综述,并且也针对后续的研究提出了几点建议．     

梯度接触角表面的构建与应用

梯度接触角是梯度表面张力的反映,固体表面的润湿性由表面化学组成和表面微观形貌共同决定。通过表面化学组成和表面微观形貌的梯度化,可制备接触角变化范围不同的梯度接触角表面。本文综述了梯度接触角表面在液滴移动、微流体流动和生物吸附等领域中的应用。梯度接触角表面具有的不平衡杨氏力是促进液滴移动的主要原因,而表面所产生的接触角滞后则阻碍液滴移动;在生物学领域,梯度接触角表面会造成蛋白质和细胞选择性吸附或黏附。最后,简要探讨了梯度接触角表面存在的问题和发展方向。