界面张力诱导下的微结构内液滴生成和流动控制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11702007
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0905.多相流、渗流与非牛顿流体力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The droplet-based microfluidic technique has attracted widespread interest, attributed to the advantages such as a small volume of reagents consumed, the fast reaction and the independent control of each droplet, whose capabilities are subjected to the liquid flow rate. Highlighting the dominance of the interfacial tension on droplet flow characteristics, which can reduce effects of the flow rate and finally expand the suitable driving methods of the microdroplet techniques. Based on the interfacial tension induced microfluidics, this project will systematically study the surface evolution and flow characteristics, which result from the Laplace pressure jump of the confined droplet incorporated by the geometry, during the droplet generation and flow controls including the path selection, droplet trapping and on-demand releasing. The relation of flow rates and droplet sizes will be investigated to achieve a weakly dependent droplet emerging geometry. In parallel, the performance of the multi-branch channel will be documented, which originate from the Laplace pressure jump. To expand the suitable flow condition of the microdroplet techniques, a microfluidic system with modules of the droplet generation, trapping and releasing will be studied, which can stably work under various driving approaches. Results of this project will enrich the researches induced by the interfacial tension and offer a deeper understanding of the dependence of the surface applied forces and the droplet behaviors.
液滴微流控技术因其低耗、高效和封闭等优点被广泛关注,其性能受两相流动速度的影响显著。降低液体流动速度对流动特性的影响,突出界面张力的作用,可以使液滴微流控芯片适用于不同类型的驱动方式。本项目基于界面张力诱导下的液滴微流控技术,针对微液滴生成和流动中支路选择、停留和按需释放的控制过程,研究几何受限不平衡所引起的拉普拉斯压力差对两相界面变化和液体流动的影响。分析液体流动速度与微液滴生成尺寸之间的关系,得到流动速度对液滴尺寸影响相对较小的微液滴生成结构;探究多支路结构中,拉普拉斯压力差对液滴流动状态的作用规律;设计一种适用速度范围较大的微流控系统,实现微液滴的稳定生成、停留和按需释放,并且在不同的驱动方式下仍然能够稳定地发挥功能。本项目将丰富界面张力诱导下的微液滴生成和控制方式的研究成果,深化对微液滴界面受力与流动行为之间关系的认识。

结项摘要

本项目基于几何结构与液滴界面的相互作用,研究其所产生的影响液滴运动和变形状态的作用力,并分析其在微液滴生成和流动中支路选择等的控制过程中的作用,以实现降低微液滴的生成和运动控制对驱动速度的依赖性。重点研究了几何受限不平衡所引起的拉普拉斯压力差对两相界面变化和液体流动的影响。分析了液滴生成中几何结构、液体流动速度与微液滴生成尺寸之间的关系,得到了流动速度对液滴尺寸影响相对较小的微液滴生成结构,实现了液滴的稳定生成;研究了多支路结构中,拉普拉斯压力差对液滴流动状态的作用规律,分析了界面张力在液滴运动控制方面的作用形式和作用范围,实现了在变动的速度范围内受限通道中微液滴的运动控制。本项目丰富了微液滴生成和控制方式的研究成果,有助于深化对微液滴界面受力与流动行为之间关系的相关研究。

项目成果

期刊论文数量(16)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
W/O/W型双乳液滴在微通道内生成过程的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘赵淼;杜宇;逄燕
  • 通讯作者:
    逄燕
Flow characteristics inside droplets moving in a curved microchannel with rectangular section
矩形截面弯曲微通道内液滴运动的流动特性
  • DOI:
    10.1063/1.5080373
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physics of Fluids
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhaomiao Liu;Mengqi Li;Yan Pang;Longxiang Zhang;Yanlin Ren;Ju Wang
  • 通讯作者:
    Ju Wang
Droplets generation under different flow rates in T-junction microchannel with a neck
带颈T型连接微通道内不同流速下液滴的产生
  • DOI:
    10.1002/aic.16290
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    AIChE Journal
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Pang Yan;Zhou Qiang;Wang Xiang;Lei Yanghao;Ren Yanlin;Li Mengqi;Wang Ju;Liu Zhaomiao
  • 通讯作者:
    Liu Zhaomiao
Breakup dynamics of droplets in an asymmetric bifurcation by mu PIV and theoretical investigations
mu PIV 不对称分叉中液滴的破碎动力学及理论研究
  • DOI:
    10.1016/j.ces.2018.12.030
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Chemical Engineering Science
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Xiang Wang;Zhaomiao Liu;Yan Pang
  • 通讯作者:
    Yan Pang
微通道中液滴和粒子的运动特性研究
  • DOI:
    10.11729/syltlx20190137
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    实验流体力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王翔;逄燕;申峰;刘赵淼
  • 通讯作者:
    刘赵淼

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其他文献

几何尺寸对矩形微通道液体流动和传热性能的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘赵淼;逄燕;申峰
  • 通讯作者:
    申峰
微流控液滴技术及其应用的研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    分析化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘赵淼;杨洋;杜宇;逄燕
  • 通讯作者:
    逄燕
不同压力差下微通道尺寸和表面粗糙度对摩擦系数的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    工程力学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘赵淼;逄燕
  • 通讯作者:
    逄燕

其他文献

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逄燕的其他基金

基于液滴微流控的Janus微颗粒生成和自组装特性的研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于液滴微流控的Janus微颗粒生成和自组装特性的研究
  • 批准号:
    12272016
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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