【摘 要】
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微流控技术是在尺寸为微米量级的微流道中处理或操纵微量流体的科学和技术。随着微流控芯片制备技术的成熟,微流控技术集成化、阵列化、数字化迅速发展。微流控振荡器作为一种
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微流控技术是在尺寸为微米量级的微流道中处理或操纵微量流体的科学和技术。随着微流控芯片制备技术的成熟,微流控技术集成化、阵列化、数字化迅速发展。微流控振荡器作为一种可以将恒定流量输入转换为时序振荡输出的微流控器件,可实现复杂的片上操作,以提高操控效率,并在生物医学监测以及光电子器件等领域有广泛的应用。 本文的主要工作: 1.系统介绍了微流控等效电路的基础理论。在等效电路理论的指导下,从元件(流阻、流容、流感、常闭阀等)和网络(KCL和KVL、分流和分压、串联和并联)两方面对微流控系统进行类比分析,并分别介绍该理论的两方面应用。 2.研究了微流控器件的仿真技术。借助COMSOL软件设计了两个微流控器件,(1)微流控2×2光开关:研究了PDMS薄膜的变形特性;(2)惠斯通电桥式通用流阻测量方法:利用等效电路理论类比、设计、仿真和分析,为模型仿真积累经验。 3.设计并仿真研究了一种具有宽可调周期的微流控振荡器性能。在无稳态自激多谐振荡器的基础上,设计一个具有外置流容、四端口常闭阀的对称式三层微流控振荡器,通过仿真具体研究了(1)振荡器中各分段流阻、流速对振荡周期的影响;(2)外置流容的取值范围;(3)外置流容及流速对振荡周期的影响。结果表明,对于该微流控振荡器,除增加反馈流阻值和流速外,其它各分段流阻对振荡周期影响较小;外置流容的值应是内部流容的0.8-8倍之间,以保证正常起振;随外置流容增大,振荡周期可调范围达四个量级;同时,在外置流容较大时,增加入口流速可一定程度上减小振荡周期。根据以上结果,可针对性设计不同结构尺寸的微流控振荡器以满足对振荡周期有不同需求的装置。
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